CN106602955A - 一种用于电动叉车行走电机的弱磁控制方法 - Google Patents

一种用于电动叉车行走电机的弱磁控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于电动叉车行走电机的弱磁控制方法，包括如下步骤：设定电池电压为Vs，在电动叉车处于非行走状态即电机未运行时，测量电池基准电压为Vs,base；本发明基于标幺值分析方式，通过分析转矩脉动的来源，将原有最大电压给定方式，修改为实时调整电压给定方式，通过动态修改调节器标幺给定值，避免由于传统的调节器标幺给定值采用固定值而导致在母线电压波动时产生较大转矩脉动的现象产生，通过该控制方法，将电压调节器由静态调整改为动态调整，来减小电池电压波动对弱磁调节器的影响，减少转矩脉动，提高电动叉车使用舒适性，提高操作安全性，并且本发明控制方法算法计算量小，不需更改硬件设计，能够避免潜在的失控风险。

Description

一种用于电动叉车行走电机的弱磁控制方法
技术领域
本发明涉及电机弱磁控制技术领域，具体是一种用于电动叉车行走电机的弱磁控制方法。
背景技术
感应电机高速时运行在恒功率区域，由于电池电压有限，此时感应电机需采用弱磁控制，传统弱磁控制需增加额外电压闭环和PI调节器来实现。
PI调节器的反馈为所需要提供的定子电压；PI调节器的给定是当前时刻所能提供定子电压的最大值,通常设定为恒定值。在处理器中实现时，该给定值为采用标幺值方式下的数字量，通常该值设置为最大以得到最大电压利用率。
在电动叉车减速时，动能将转换为电能回馈至电池。由于电池充电功率有限，当减速过快时，所产生的电能无法及时被电池吸收，将导致电池电压短暂上升。电池电压的上升会干扰弱磁调节器计算结果，使得励磁电流产生波动，同时影响电机电磁转矩，使得转速产生脉动。当程度较轻时，会影响车辆驾驶的舒适性；程度严重时，会导致叉车短时无法有效控制，导致危险发生。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于电动叉车行走电机的弱磁控制方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种用于电动叉车行走电机的弱磁控制方法，包括如下步骤：
步骤一：设定电池电压为Vs，在电动叉车处于非行走状态即电机未运行时，测量电池基准电压为Vs,base；
步骤二：在电动叉车处于行走状态即电机运行时，测量处于运行状态下的电池实时电压为Vs,filter；
步骤三：将电池基准电压Vs,base和电池实时电压Vs,filter通过给定值标幺值计算公式进行标幺值计算，并将计算出的信息进行限幅处理，得到调节器给定值的标幺值为Vs,ref；
步骤四：将电机实际定子三相电流经过变换得到d和q坐标下两相电流，与给定电流值比较得到误差值，分别通过d轴电流调节器和q轴电流调节器进行计算，输出d轴和q轴坐标下两相电压数值为Ud,req和Uq,req；
步骤五：将d轴电流调节器计算电压Ud,req和q轴电流调节器计算电压Uq,req通过反馈值标幺值计算公式进行标幺值计算，得到调节器反馈值标幺值为Vs,req；
步骤六：将调节器给定值标幺值Vs,ref作为输入信号，将调节器反馈值标幺值Vs,req作为负反馈信号形成闭环控制***，得到负反馈后的输入信号经过电压调节器处理后输出电流值为id,oft；
步骤七：经过电压调节器输出的电流值id,oft与电机非弱磁运行时的励磁电流值id,refbase经过算法计算后得到电机弱磁运行时的励磁电流值id,ref，实现电机的弱磁动态控制过程。
作为发明进一步的方案：所述电压调节器选用PI调节器。
作为发明进一步的方案：所述反馈值标幺值计算公式为x＝Ud,req，y＝Uq,req。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：基于标幺值分析方式，将传统弱磁的分析方法由模拟方式改为标幺值数字方式，通过分析转矩脉动的来源，将原有最大电压给定方式，修改为实时调整电压给定方式，通过动态修改调节器标幺给定值，避免由于传统的调节器标幺给定值采用固定值而导致在母线电压波动时产生较大转矩脉动的现象产生，根据电动叉车处于静止和行走两种状态下的电池电压测量值，动态计算给定量的标幺值，使得调节器输出结果不包含扰动量，使得励磁电流恒定，减少转矩脉动发生，在电动叉车的电机运行时，通过该控制方法，将电压调节器由静态调整改为动态调整，来减小电池电压波动对弱磁调节器的影响，减少转矩脉动，提高电动叉车使用舒适性，提高操作安全性，并且本发明控制方法算法计算量小，算法实现容易，不需更改硬件设计，能够避免潜在的失控风险。
附图说明
图1为一种用于电动叉车行走电机的弱磁控制方法的动态调节示意图；
图2为一种用于电动叉车行走电机的弱磁控制方法的部分指令计算示意图。
具体实施方式
下面将结合发明实施例中的附图，对发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于发明保护的范围。
如图1-2所示，本发明实施例中，一种用于电动叉车行走电机的弱磁控制方法，包括如下步骤：
步骤一：设定电池电压为Vs，在电动叉车处于非行走状态即电机未运行时，测量电池基准电压为Vs,base；
步骤二：在电动叉车处于行走状态即电机运行时，测量处于运行状态下的电池实时电压为Vs,filter；
步骤三：将电池基准电压Vs,base和电池实时电压Vs,filter通过给定值标幺值计算公式进行标幺值计算，并将计算出的信息进行限幅处理，得到调节器给定值的标幺值为Vs,ref；
步骤四：将电机实际定子三相电流经过变换得到d和q坐标下两相电流，与给定电流值比较得到误差值，分别通过d轴电流调节器和q轴电流调节器进行计算，输出d轴和q轴坐标下两相电压Ud,req和Uq,req；
步骤五：将d轴电流调节器计算电压Ud,req和q轴电流调节器计算电压Uq,req通过反馈值标幺值计算公式进行标幺值计算，得到调节器反馈值标幺值为Vs,req；反馈值标幺值计算公式为x＝Ud,req，y＝Uq,req；
步骤六：将调节器给定值标幺值Vs,ref作为输入信号，将调节器反馈值标幺值Vs,req作为负反馈信号形成闭环控制***，得到负反馈后的输入信号经过电压调节器处理后输出电流值为id,oft；本发明电压调节器选用PI调节器；
步骤七：经过电压调节器输出的电流值id,oft与电机非弱磁运行时的励磁电流id,refbase经过算法计算后得到电机弱磁运行时的励磁电流id,ref，实现电机的弱磁动态控制过程。
本发明工作时，首先设定电动叉车的电机电池电压为Vs，在电动叉车处于非行走状态时，进行基准电池电压测量，并得出电池基准电压为Vs,base，在电动叉车行走时，进行动态电池电压测量，并得出电池实时电压为Vs,filter，根据电池基准电压为Vs,base和电池实时电压为Vs,filter两个电压的测量结果，进行调节器给定量标幺值的计算，设定调节器给定量标幺值限幅之前为Vs1，Vs1由给定值标幺值计算公式计算，给定值标幺值计算公式为Vs1＝Vs,filter/Vs,base，将计算得到的Vs1经过限幅处理后，输出调节器给定值标幺值Vs,ref，将电动叉车的电机内实际定子三相电流经过变换得到d和q坐标下两相电流，具体变换方式为本领域内的公知常识，本发明在此不再赘述，将变换后的两相电流与给定电流值进行比较得到误差值，并分别通过d轴电流调节器和q轴电流调节器进行比例积分计算，得到d轴和q轴坐标下的两相电压Ud,req和Uq,req，将输出的d轴电流调节器计算电压Ud,req和q轴电流调节器计算电压Uq,req通过反馈值标幺值计算公式进行标幺值计算，计算公式为x＝Ud,req，y＝Uq,req，从而得到调节器反馈值标幺值为Vs,req，将调节器给定值标幺值Vs,ref作为输入信号，将调节器反馈值标幺值Vs,req作为负反馈信号形成闭环控制***，使得负反馈后的输入信号为Vs,ref和Vs,req的差值，经过负反馈差值处理后的输入信号经过电压调节器处理后输出电流值为id,oft；电压调节器选用PI调节器；经过PI调节器输出的电流值id,oft与电机非弱磁运行时的励磁电流值id,refbase经过计算后得到电机弱磁运行时的励磁电流值id,ref，实现电机的弱磁动态控制过程，由于电动叉车的电机控制算法均是在微处理器中完成，因此对于传统弱磁算法分析均是模拟非标幺值的方式，无法进行有效分析，本发明提出一种新的感应电机高速运行时控制方法，基于标幺值分析方式，将传统弱磁的分析方法由模拟方式改为标幺值数字方式，通过分析转矩脉动的来源，将原有最大电压给定方式，修改为实时调整电压给定方式，通过动态修改调节器标幺给定值，避免由于传统的调节器标幺给定值采用固定值而导致在母线电压波动时产生较大转矩脉动的现象产生，根据电动叉车处于静止和行走两种状态下的电池电压测量值，动态计算给定量的标幺值，使得调节器输出结果不包含扰动量，使得励磁电流恒定，减少转矩脉动发生，在电动叉车的电机运行时，通过该控制方法，将电压调节器由静态调整改为动态调整，来减小电池电压波动对弱磁调节器的影响，减少转矩脉动，提高电动叉车使用舒适性，提高操作安全性，并且本发明控制方法算法计算量小，算法实现容易，不需更改硬件设计，能够避免潜在的失控风险。
对于本领域技术人员而言，显然发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (3)

1.一种用于电动叉车行走电机的弱磁控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一：设定电池电压为Vs，在电动叉车处于非行走状态即电机未运行时，测量电池基准电压为Vs,base；
步骤二：在电动叉车处于行走状态即电机运行时，测量处于运行状态下的电池实时电压为Vs,filter；
步骤三：将电池基准电压Vs,base和电池实时电压Vs,filter通过给定值标幺值计算公式进行标幺值计算，并将计算出的信息进行限幅处理，得到调节器给定值的标幺值为Vs,ref；
步骤四：将电机实际定子三相电流经过变换得到d和q坐标下两相电流，与给定电流值比较得到误差值，分别通过d轴电流调节器和q轴电流调节器进行计算，输出d轴和q轴坐标下两相电压数值为Ud,req和Uq,req；
步骤五：将d轴电流调节器计算电压Ud,req和q轴电流调节器计算电压Uq,req通过反馈值标幺值计算公式进行标幺值计算，得到调节器反馈值标幺值为Vs,req；
步骤六：将调节器给定值标幺值Vs,ref作为输入信号，将调节器反馈值标幺值Vs,req作为负反馈信号形成闭环控制***，得到负反馈后的输入信号经过电压调节器处理后输出电流值为id,oft；
步骤七：经过电压调节器输出的电流值id,oft与电机非弱磁运行时的励磁电流值id,refbase经过算法计算后得到电机弱磁运行时的励磁电流值id,ref，实现电机的弱磁动态控制过程。
2.根据权利要求1所述的用于电动叉车行走电机的弱磁控制方法，其特征在于，所述电压调节器选用PI调节器。
3.根据权利要求1所述的用于电动叉车行走电机的弱磁控制方法，其特征在于，所述反馈值标幺值计算公式为x＝Ud,req，y＝Uq,req。
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