CN110224650A - 弱磁控制方法、装置及电机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及驱动电机技术领域，具体提供了一种电机弱磁控制方法、装置及电机。弱磁控制方法，包括：获取弱磁状态下q轴电压的输出值和q轴电压的设定值；根据所述输出值和所述设定值确定弱磁电流的补偿值；根据所述补偿值对弱磁电流进行补偿。本发明的控制方法，在现有弱磁方法的基础上通过对弱磁电流进行修正补偿，提高电机弱磁效果，进而提高电机转速，相较现有弱磁升速转速更高，提高电机驱动性能，满足更多需求场景。

Description

弱磁控制方法、装置及电机

技术领域

本发明涉及驱动电机技术领域，具体涉及一种电机弱磁控制方法、装置及电机。

背景技术

随着新能源汽车行业的发展，电动汽车的数量飞速增长，电动汽车电机驱动控制***作为电动汽车的核心部件，它是提高电动汽车的驱动性能、行驶可靠性和稳定性的根本保证，因此驱动电机是新能源汽车的重要研究方向。对于驱动电机，在一定电压下，电机能运行的最高转速(基速)难以满足实际需求，因此需要通过其它方式在电机功率不变的情况下进一步提高转速，即恒功率方式提升转速。弱磁升速是驱动电机常用的恒功率升速方法，弱磁是通过增大电机d轴电流的负向电流，减弱磁通，从而实现转速的上升。但是现有的弱磁方法在实际控制中，由于逆变器输出电压的利用率受限，导致弱磁升速效果有限，难以满足驱动电机的实际需求。

发明内容

为解决现有技术中的弱磁控制方法升速效果有限，难以满足实际需求的技术问题，本发明提供了一种弱磁升速效果更高电机弱磁控制方法、装置及电机。

第一方面，本发明提供了一种弱磁控制方法，包括：

获取弱磁状态下q轴电压的输出值和q轴电压的设定值；

根据所述输出值和所述设定值确定弱磁电流的补偿值；

根据所述补偿值对弱磁电流进行补偿。

在一些实施方式中，所述根据所述输出值和所述设定值确定弱磁电流的补偿值包括：

对所述输出值和所述设定值的差值进行PI运算，得到所述补偿值。

在一些实施方式中，所述根据所述补偿值对弱磁电流进行补偿包括：

对所述补偿值和所述弱磁电流的电流值求和得到d轴电流的修正值，基于所述修正值调整d轴电流。

在一些实施方式中，所述q轴电压的设定值V_q-ref表示为：

式中，V_max为***最大电压值，V_d为d轴电压值。

在一些实施方式中，所述弱磁电流I_d1表示为：

式中，V_q为q轴电压值，R_s为相电阻，I_q为q轴电流值，L_d为d轴电感，PI_g为q轴电流的变化量，E为反电动势，ω为转速。

6.根据权利要求1所述的弱磁控制方法，其特征在于，

所述q轴电压的输出值为电流环输出值。

第二方面，本发明提供了一种弱磁控制装置，包括：

获取模块，用于获取弱磁状态下q轴电压的输出值和q轴电压的设定值；

确定模块，用于根据所述输出值和所述设定值确定d轴电流的补偿值；以及

补偿模块，用于根据所述补偿值生成补偿电流，以对弱磁电流进行补偿。

第三方面，本发明提供了一种电子设备，包括：

处理器；和

存储器，存储有与所述处理器可通信连接，其存储有能够被所述处理器执行的计算机可读指令，在所述计算机可读指令被执行时，所述处理器执行根据第一方面中任一实施方式所述的弱磁控制方法。

第四方面，本发明提供了一种电机，包括：

电机本体；和

根据上述的电子设备。

第五方面，本发明提供了一种存储介质，存储有计算机指令，所述计算机指令用于使计算机执行根据第一方面中任一实施方式所述的弱磁控制方法。

本发明提供的电机弱磁控制方法，包括获取弱磁状态下q轴电压的输出值和q轴电压的设定值，根据输出值和设定值确定d轴电流的补偿值，根据补偿值生成补偿电流，以对弱磁电流进行补偿。本发明的控制方法，在现有弱磁方法的基础上通过对弱磁电流进行修正补偿，提高电机弱磁效果，进而提高电机转速，相较现有弱磁升速转速更高，提高电机驱动性能，满足更多需求场景。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据本发明一些实施方式中电机弱磁控制方法的流程图。

图2是根据本发明一个实施方式中电机弱磁控制的工作原理图。

图3是根据本发明一些实施方式中电机弱磁控制装置的结构示意图。

图4是适于用来实现本发明实施方式中控制方法或者处理器的计算机***结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施例，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，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方式，都属于本发明保护的范围。此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

本发明提供的电机弱磁控制方法，可用于控制例如永磁同步电机、直流无刷电机等驱动电机，对电机进行弱磁控制，提高电机转速。需要说明的是，在弱磁控制***中，当电机在基速以上运行时，反电动势E的幅值越来越接近于逆变器输出的最大电压U，可表示为：

U＝E+IR (1)

其中，IR为电机的损耗之和，其占比很小，因此在弱磁状态下，可近似认为U≈E。反电动势E表示为：

E＝C_eΦω (2)

式中，其中C_e为反电动势常数，Φ为磁通，ω为转速，弱磁增速正是通过增大d轴的负向电流，使得电流产生的磁场与转子永磁磁场方向相反，从而减弱磁通Φ。由式(2)可知，当磁通Φ减小时，转速ω上升，从而升速。在对电机弱磁控制***中，电机由逆变器供电，弱磁电流受到逆变器输出能力的限制，导致升速效果有限，难以满足驱动电机需求。本发明的控制方法正是基于此，通过对弱磁电流进行补偿，从而提高电机转速。

如图1所示，在一些实施方式中，本发明提供的电机弱磁控制方法可包括：

S10，获取弱磁状态下q轴电压的输出值和q轴电压的设定值。

S20，根据输出值和设定值确定弱磁电流的补偿值。

S30，根据补偿值对弱磁电流进行补偿。

具体而言，在本发明的控制方法中，首先获取弱磁状态下q轴电压的输出值和q轴电压的设定值，q轴电压的输出值可采用例如电流环的输出值，根据输出值和设定值确定弱磁电流的补偿值，根据补偿值对弱磁电流进行补偿，从而增大d轴电流的负向电流，提高弱磁效果，从而进一步提高电机转速，满足更高要求的使用场景。

在一些实施方式中，本发明提供的弱磁控制方法，q轴电压的输出值为电流环的输出值，q轴电压的设定值基于逆变器最大输出电压给出，具体而言，q轴电压的设定值V_q-ref表示为：

式中，V_max为逆变器最大输出电压，V_d为d轴电压值。通过逆变器最大输出电压得到最大的设定值，补偿值ΔI_d基于q轴电压的输出值和设定值的差值进行PI运算得到。需要说明的是，在对电机弱磁控制中，电机由逆变器供电，其运行要受到逆变器输出能力的限制，逆变器限制包括两个方面：一方面是电流幅值受限，另一方面是电压幅值受限。这两方面限制在以d轴电流和q轴电流为坐标轴的平面上，可以表示为以原点为圆心的电流极限圆和电压极限椭圆，理论上电机工作点位于电流极限圆和电压极限椭圆上时电机的输出能力最大。在本实施方式中，通过最大设定值与q轴电压的输出值的差值进行PI运算，将q轴电压提高，从而将电机工作点接近或保持在电压极限圆，提高电机的输出能力。

通过对设定值与q轴电压的输出值的差值进行PI运算得到弱磁电流的补偿值ΔI_d，将补偿值ΔI_d补偿至弱磁电流I_d1中，I_d1为常规弱磁控制中的弱磁电流，弱磁电流I_d1表示为：

式中，V_q为q轴电压值，R_s为相电阻，I_q为q轴电流值，L_d为d轴电感，PI_q为q轴电流的变化量，E为反电动势，ω为转速。对补偿值ΔI_d和弱磁电流I_d1求和得到补偿后的d轴电流的修正值I_d，基于d轴电流的修正值I_d调整d轴电流。通过对弱磁电流进行补偿，从而增大d轴负向电流，进而提高电机转速。

图2中示出了根据本发明一些实施方式中弱磁控制工作原理图，下面结合图2对本发明控制方法进一步说明。

在本实施方式中，在步骤S10中，采集获取电流环输出值V_qref，通过式(3)计算q轴电压的设定值V_q-ref，基于电流环输出值V_qref和设定值V_q-ref计算补偿值ΔI_d，表示为：

ΔI_d＝PI[V_q-ref-V_qref]

利用式(4)计算弱磁电流值I_d1，将补偿值ΔI_d补偿至弱磁电流I_d1中，即对补偿值ΔI_d和弱磁电流I_d1求和得到补偿后的d轴电流的修正值I_d，表示为：

I_d＝I_d1+ΔI_d

基于d轴电流的修正值I_d调整d轴电流，通过对弱磁电流进行补偿，从而增大d轴负向电流，进而提高电机转速。

第二方面，本发明提供了一种弱磁控制装置，包括：

获取模块10，用于获取弱磁状态下q轴电压的输出值和q轴电压的设定值；

确定模块20，用于根据输出值和设定值确定d轴电流的补偿值；以及

补偿模块30，用于根据补偿值生成补偿电流，以对弱磁电流进行补偿。

第三方面，本发明提供了一种电子设备，包括：

处理器；和

存储器，存储有与所述处理器可通信连接，其存储有能够被所述处理器执行的计算机可读指令，在所述计算机可读指令被执行时，所述处理器执行根据上述任一实施方式所述的弱磁控制方法。

第四方面，本发明提供了一种电机，包括：

电机本体；和

根据上所述的电子设备。

第五方面，本发明提供了一种存储介质，存储有计算机指令，所述计算机指令用于使计算机执行根据上述任一实施方式所述的弱磁控制方法。

具体而言，图4示出了适于用来实现本发明实施方式的瞳孔检测方法或处理器的计算机***600的结构示意图，通过图4所示***，实现上述电子设备及存储介质相应功能。

如图4所示，计算机***600包括中央处理单元(CPU)601，其可以根据存储在只读存储器(ROM)602中的程序或者从存储部分608加载到随机访问存储器(RAM)603中的程序而执行各种适当的动作和处理。在RAM 603中，还存储有***600操作所需的各种程序和数据。CPU 601、ROM 602以及RAM 603通过总线604彼此相连。输入/输出(I/O)接口605也连接至总线604。

以下部件连接至I/O接口605：包括键盘、鼠标等的输入部分606；包括诸如阴极射线管(CRT)、液晶显示器(LCD)等以及扬声器等的输出部分607；包括硬盘等的存储部分608；以及包括诸如LAN卡、调制解调器等的网络接口卡的通信部分609。通信部分609经由诸如因特网的网络执行通信处理。驱动器610也根据需要连接至I/O接口605。可拆卸介质611，诸如磁盘、光盘、磁光盘、半导体存储器等等，根据需要安装在驱动器610上，以便于从其上读出的计算机程序根据需要被安装入存储部分608。

特别地，根据本公开的实施方式，上文方法描述的过程可以被实现为计算机软件程序。例如，本公开的实施方式包括一种计算机程序产品，其包括有形地包含在机器可读介质上的计算机程序，计算机程序包含用于执行上述的方法的程序代码。在这样的实施方式中，该计算机程序可以通过通信部分609从网络上被下载和安装，和/或从可拆卸介质611被安装。

附图中的流程图和框图，图示了按照本发明各种实施方式的***、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的***来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

显然，上述实施方式仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种弱磁控制方法，其特征在于，包括：

获取弱磁状态下q轴电压的输出值和q轴电压的设定值；

根据所述输出值和所述设定值确定弱磁电流的补偿值；

根据所述补偿值对弱磁电流进行补偿。

2.根据权利要求1所述的弱磁控制方法，其特征在于，所述根据所述输出值和所述设定值确定弱磁电流的补偿值包括：

对所述输出值和所述设定值的差值进行PI运算，得到所述补偿值。

3.根据权利要求2所述的弱磁控制方法，其特征在于，所述根据所述补偿值对弱磁电流进行补偿包括：

对所述补偿值和所述弱磁电流的电流值求和得到d轴电流的修正值，基于所述修正值调整d轴电流。

4.根据权利要求1至3任一项所述的弱磁控制方法，其特征在于，

所述q轴电压的设定值V_q-ref表示为：

式中，V_max为***最大电压值，V_d为d轴电压值。

5.根据权利要求1至3任一项所述的弱磁控制方法，其特征在于，所述弱磁电流I_d1表示为：

式中，V_q为q轴电压值，R_s为相电阻，I_q为q轴电流值，L_d为d轴电感，PI_q为q轴电流的变化量，E为反电动势，ω为转速。

6.根据权利要求1所述的弱磁控制方法，其特征在于，

所述q轴电压的输出值为电流环输出值。

7.一种弱磁控制装置，其特征在于，包括：

获取模块，用于获取弱磁状态下q轴电压的输出值和q轴电压的设定值；

确定模块，用于根据所述输出值和所述设定值确定d轴电流的补偿值；以及

补偿模块，用于根据所述补偿值对弱磁电流进行补偿。

8.一种电子设备，其特征在于，包括：

处理器；和

存储器，存储有与所述处理器可通信连接，其存储有能够被所述处理器执行的计算机可读指令，在所述计算机可读指令被执行时，所述处理器执行根据权利1至6任一项所述的弱磁控制方法。

9.一种电机，其特征在于，包括：

电机本体；和

根据权利要求8所述的电子设备。

10.一种存储介质，其特征在于，存储有计算机指令，所述计算机指令用于使计算机执行根据权利要求1至6任一项所述的弱磁控制方法。