CN111082728A - 一种油泵电机低速满负荷启动的控制方法及控制*** - Google Patents

一种油泵电机低速满负荷启动的控制方法及控制*** Download PDF

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Abstract

本发明属于电能行驶交通工具控制技术领域，公开了一种油泵电机低速满负荷启动的控制方法及控制***，通过检测电机的实际具体转速，判断是否属于低速状态，获得电机实际输出的转矩；将获得电机实际输出的转矩与给于的最大转矩的误差进行检测，并对检测的误差进行调节，使转矩误差无限接近于0，则得到使实际输出等于给定的最大转矩；然后根据换算关系将转矩信号转换为电流信号，完成反馈调节，稳定大转矩启动。本发明通过对电机的转矩进行一个闭环控制，引入转矩的弱磁控制，保证***稳定运行；本发明检测实际转矩与给定的最大转矩做对比，实现转矩闭环的控制，保证了电机在低速的状态下，输出可靠的精确的大扭矩以保证车辆的正常运行。

Description

一种油泵电机低速满负荷启动的控制方法及控制***
技术领域
本发明属于电能行驶交通工具控制技术领域，尤其涉及一种油泵电机低速满负荷启动的控制方法及控制***。
背景技术
目前，最接近的现有技术：电动大巴属于使用电能行驶的交通工具，随着能源危机和环境问题的日益突出，发展高效、节能、低噪声、零排放的清洁型电动汽车已成为国内外汽车工业发展的必然趋势，节能环保、安全可靠的纯电动汽车越来越受到人们的关注。
在纯电动车中，油泵电机主要功能是为车辆转向提供助力，便于驾驶员轻松操作方向盘，油泵控制器可实现对油泵电机供电、断电以及控制油泵电机转速等功能。由于油泵电机特殊使用场合，如在方向盘打死的情况下，控制器需要给电机提供一个低速满负荷启动的信号，已保证电机可以在低速的状态下输出可靠的大扭矩以保证车辆的正常运行。
因此，油泵控制器的精确的控制方式影响着整个电动车***的稳定性，也是确保电动车安全可靠的一个必要条件。
综上所述，现有技术存在的问题是：现有技术中，如果电动车在方向盘打死的情况下进行启动，控制器需要在电机低转速的状态下提供一个满负荷的扭矩，也就是需要电机输出最大的转矩，在一定的情况下，现有技术没有对***进行一个弱磁控制转矩，导致不能保证电机在低速的状态下，可以输出可靠的精确的大扭矩以保证车辆的正常运行。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种油泵电机低速满负荷启动的控制方法及控制***。
本发明是这样实现的，一种油泵电机低速满负荷启动的控制方法，包括：
将获得电机实际输出的转矩与给于的最大转矩的误差进行检测，并对检测的误差进行调节，使转矩误差无限接近于0，则得到使实际输出等于给定的最大转矩；
然后根据换算关系将转矩信号转换为电流信号，完成反馈调节，稳定大转矩启动。
进一步，获得电机实际输出的转矩的方法包括：
通过检测电机的实际具体转速，判断是否属于低速状态，获得电机实际输出的转矩。
进一步，所述油泵电机低速满负荷启动的控制方法具体包括：
步骤一，对逆变器输出的三相电流进行采样，将检测到得值Ia、Ib、Ic经过Clarke变换得到Iα、Iβ，再经过一个Park变换和电机的角度值θ共同作用下，计算出Id、Iq用于电流环的闭环控制；
Clarke变换式为：
Figure BDA0002312265560000021
Park变换式为：
Figure BDA0002312265560000022
步骤二，检测电机角度值θ：
将角度值θ一路反馈到Park变换公式中，与Iα、Iβ同为输入参数，计算出Id和Iq值，参于电流环的闭环控制；
另一路反馈到反Park变换式中，与U1、U2作为共同的输入参数，用于计算出Ud和Uq值；
反Park变换式为：
Figure BDA0002312265560000031
步骤三，检测电机的转速值ω：将转速值ω、Id和Iq值、Ud和Uq值作为共同输入带入扭矩计算公式中，获得电机实际扭矩Tb；Tb与给定扭矩Ta进行对比，得到误差扭矩Tr，Tr经过一个扭矩PI调节得到一个Is，实现转矩的闭环控制；
Figure BDA0002312265560000032
Figure BDA0002312265560000033
Tb＝Pn[ψfiq+(Ld-Lq)idiq]；
P为电机功率；n为电机转速；Pn为电机定子绕组极对数；Ld、Lq分别为电机直轴、交轴同步电感；id、iq分别为电机直轴、交轴同步电流；ψf为电机磁链；
Is作为输入值带入下公式中，再经过弱磁/MPTA算法计算，得到计算的Id’和Iq’值；
Figure BDA0002312265560000034
进一步，步骤三中，经过PI调节后得到的Ud和Uq值作为SVPWM调节模块的输入参数，通过调整PWM的占空比控制变频器开关管的导通情况，控制电机输出的电流，实现电机的转矩稳定运行控制。
本发明的另一目的在于提供一种油泵电机低速满负荷启动的控制***包括：
电流传感器，用于将三相电流转换为电压信号Ua、Ub、Uc，将转换的电压信号Ua、Ub、Uc传输给信号处理电路；
信号处理电路，对电流传感器输入的电压信号Ua、Ub、Uc进行信号处理，并将处理后的信号传输给DSP芯片；
DSP芯片，将信号处理电路处理的电压信号转换为电流信号。
进一步，所述信号处理电路包括比例电路、跟随电路、钳位电路和限流滤波电路,用于对采样信号的缩放滤波。
所述比例电路用于将电压信号缩放到DSP芯片根据实际使用设置比例值以内；
所述跟随电路，用于电压信号防干扰；
所述钳位电路，用于保护DSP芯片，将电压信号值控制在0到Vcc；
所述限流滤波电路，用于限流滤波，保护DSP芯片以及获取采样电压信号。
本发明的另一目的在于提供一种终端，所述终端搭载实现所述油泵电机低速满负荷启动的控制方法的油泵控制器。
本发明的另一目的在于提供一种计算机可读存储介质，包括指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行所述的油泵电机低速满负荷启动的控制方法。
本发明的另一目的在于提供一种实现所述油泵电机低速满负荷启动的控制方法的油泵电机。
本发明的另一目的在于提供一种实现所述油泵电机低速满负荷启动的控制方法的电动汽车。
综上所述，本发明的优点及积极效果为：本发明通过对电机的转矩进行一个闭环控制，引入转矩的弱磁控制，保证***稳定运行。首先检测实际转矩，与给定的最大转矩做对比，实现一个转矩闭环的控制的方式。本发明保证了电机在低速的状态下，能输出可靠的精确的大扭矩以保证车辆的正常运行。
附图说明
图1是本发明实施例提供的油泵电机低速满负荷启动的控制方法流程图。
图2是本发明实施例提供的油泵电机低速满负荷启动的控制方法控制过程图。
图3是本发明实施例提供的油泵电机低速满负荷启动的控制方法原理图。
图4是本发明实施例提供的油泵电机低速满负荷启动的控制***(电流信号处理过程)示意图。
图5是本发明实施例提供的信号处理电路图。
图6是本发明实施例提供的信号处理电路原理图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
现有技术中，如果电动车在方向盘打死的情况下进行启动，控制器需要在电机低转速的状态下提供一个满负荷的扭矩，也就是需要电机输出最大的转矩，在一定的情况下，现有技术没有对***进行一个弱磁控制转矩，导致不能保证电机在低速的状态下，可以输出可靠的精确的大扭矩以保证车辆的正常运行。
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种油泵电机低速满负荷启动的控制方法及控制***，下面结合附图对本发明作详细的描述。
如图1所示，本发明实施例提供的油泵电机低速满负荷启动的控制方法包括：
S101，首先检测此时电机的具体转速，判断是否属于低速状态。
S102，然后检测此时电机实际输出的转矩与给于的最大转矩的误差，对误差进行调节，使转矩误差无限接近于0，则得到使实际输出等于给定的最大转矩。
S103，最后将转矩信号转换为电流信号，完成反馈调节，稳定大转矩启动。
图2是本发明实施例提供的油泵电机低速满负荷启动的控制方法控制过程图。
如图3所示，本发明实施例提供的油泵电机低速满负荷启动的控制方法包括：
A、首先对逆变器输出的三相电流进行采样，将检测到得值Ia、Ib、Ic经过Clarke变换(如式1)得到Iα、Iβ，再经过一个Park变换(如式2)和电机的角度值θ共同作用下，计算出Id、Iq用于电流环的闭环控制。
Figure BDA0002312265560000061
Figure BDA0002312265560000062
B、检测电机角度值θ：
将角度值θ一路反馈到Park公式中，与Iα、Iβ同为输入参数，计算出Id和Iq值，参于电流环的闭环控制；
另一路反馈到反Park(如式3)变换中，与U1、U2作为共同的输入参数，用于计算出Ud和Uq值。
Figure BDA0002312265560000063
C、检测电机的转速值ω:将转速值ω、Id和Iq值、Ud和Uq值作为共同输入带入扭矩计算公式(如式4、式5、式6)中，即可获得一个计算出来的电机实际扭矩Tb。Tb与Ta(给定扭矩)做比较，得到一个误差扭矩Tr，Tr经过一个扭矩PI调节得到一个Is，从而实现转矩的一个闭环控制。
Figure BDA0002312265560000064
Figure BDA0002312265560000065
Tb＝Pn[ψfiq+(Ld-Lq)idiq] (式6)
P-电机功率；n—电机转速；Pn-电机定子绕组极对数；Ld、Lq-电机直轴、交轴同步电感；id、iq—电机直轴、交轴同步电流；ψf-电机磁链；
Is作为输入值带入公式7中，再经过弱磁/MPTA算法计算，以此来得到一个计算的Id’和Iq’值，。
Figure BDA0002312265560000071
经过PI调节后得到的Ud和Uq值作为SVPWM调节模块的输入参数，通过调整PWM的占空比控制变频器开关管的导通情况，以此来控制输出到电机的电流，从而控制电机的转矩稳定运行。
如图4所示，本发明实施例提供的油泵电机低速满负荷启动的控制***，包括：
三相电流经过电流传感器变为电压信号Ua、Ub、Uc，再由DSP接收到的电压信号在芯片内部转换为电流信号进行图3所示算法的计算。
由于DSP对输入信号是有电压和电流要求，所以对于输入信号需要经过一个信号处理电路对信号进行处理，以该信号的的正确，从而保护DSP以及提高采样的精度。
如图5所示，本发明实施例提供的信号处理电路，包括比例电路、跟随电路、钳位电路和限流滤波电路,主要用于对采样信号的缩放滤波，以此保证该信号的安全性以及精确性等。
其中，比例电路：用于将电压信号缩放到DSP可以接受的范围(由图6中R1,R2,U1-1组成，具体比例根据实际使用的传感器进行设置)。
跟随电路：用于防干扰，增加信号稳定性(由图6中U1-2设计)。
钳位电路：用于保护DSP(由图6中D1设计，将信号值控制在0到Vcc之间)
限流滤波电路即RC滤波电路：用于限流滤波，保护DSP以及获取更精确的采样电压信号，(由图6中R3、C1组成，具体数值可调)。
在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用全部或部分地以计算机程序产品的形式实现，所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载或执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本发明实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(DSL)或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输)。所述计算机可读取存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，DVD)、或者半导体介质(例如固态硬盘SolidState Disk(SSD))等。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种油泵电机低速满负荷启动的控制方法，其特征在于，所述油泵电机低速满负荷启动的控制方法包括：
将获得电机实际输出的转矩与给于的最大转矩的误差进行检测，并对检测的误差进行调节，使转矩误差无限接近于0，则得到使实际输出等于给定的最大转矩；
然后根据换算关系将转矩信号转换为电流信号，完成反馈调节，稳定大转矩启动。
2.如权利要求1所述的油泵电机低速满负荷启动的控制方法，其特征在于，获得电机实际输出的转矩的方法包括：
通过检测电机的实际具体转速，判断是否属于低速状态，获得电机实际输出的转矩。
3.如权利要求1所述的油泵电机低速满负荷启动的控制方法，其特征在于，所述油泵电机低速满负荷启动的控制方法具体包括：
步骤一，对逆变器输出的三相电流进行采样，将检测到得值Ia、Ib、Ic经过Clarke变换得到Iα、Iβ，再经过一个Park变换和电机的角度值θ共同作用下，计算出Id、Iq用于电流环的闭环控制；
Clarke变换式为：
Figure FDA0002312265550000011
Park变换式为：
Figure FDA0002312265550000012
步骤二，检测电机角度值θ：
将角度值θ一路反馈到Park变换公式中，与Iα、Iβ同为输入参数，计算出Id和Iq值，参于电流环的闭环控制；
另一路反馈到反Park变换式中，与U1、U2作为共同的输入参数，用于计算出Ud和Uq值；
反Park变换式为：
Figure FDA0002312265550000021
步骤三，检测电机的转速值ω：将转速值ω、Id和Iq值、Ud和Uq值作为共同输入带入扭矩计算公式中，获得电机实际扭矩Tb；Tb与给定扭矩Ta进行对比，得到误差扭矩Tr，Tr经过一个扭矩PI调节得到一个Is，实现转矩的闭环控制；
Figure FDA0002312265550000022
Figure FDA0002312265550000023
Tb＝Pn[ψfiq+(Ld-Lq)idiq]；
P为电机功率；n为电机转速；Pn为电机定子绕组极对数；Ld、Lq分别为电机直轴、交轴同步电感；id、iq分别为电机直轴、交轴同步电流；ψf为电机磁链；
Is作为输入值带入下公式中，再经过弱磁/MPTA算法计算，得到计算的Id’和Iq’值；
Figure FDA0002312265550000024
4.如权利要求3所述的油泵电机低速满负荷启动的控制方法，其特征在于，步骤三中，经过PI调节后得到的Ud和Uq值作为SVPWM调节模块的输入参数，通过调整PWM的占空比控制变频器开关管的导通情况，控制电机输出的电流，实现电机的转矩稳定运行控制。
5.一种如权利要求1～4所述油泵电机低速满负荷启动的控制方法的油泵电机低速满负荷启动的控制***，其特征在于，所述油泵电机低速满负荷启动的控制***包括：
电流传感器，用于将三相电流转换为电压信号Ua、Ub、Uc，将转换的电压信号Ua、Ub、Uc传输给信号处理电路；
信号处理电路，对电流传感器输入的电压信号Ua、Ub、Uc进行信号处理，并将处理后的信号传输给DSP芯片；
DSP芯片，将信号处理电路处理的电压信号转换为电流信号。
6.如权利要求5所述的油泵电机低速满负荷启动的控制***，其特征在于，所述信号处理电路包括比例电路、跟随电路、钳位电路和限流滤波电路,用于对采样信号的缩放滤波。
所述比例电路用于将电压信号缩放到DSP芯片根据实际使用设置比例值以内；
所述跟随电路，用于电压信号防干扰；
所述钳位电路，用于保护DSP芯片，将电压信号值控制在0到Vcc；
所述限流滤波电路，用于限流滤波，保护DSP芯片以及获取采样电压信号。
7.一种终端，其特征在于，所述终端搭载实现权利要求1～4任意一项所述油泵电机低速满负荷启动的控制方法的油泵控制器。
8.一种计算机可读存储介质，包括指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行如权利要求1-4任意一项所述的油泵电机低速满负荷启动的控制方法。
9.一种实现权利要求1～4任意一项所述油泵电机低速满负荷启动的控制方法的油泵电机。
10.一种实现权利要求1～4任意一项所述油泵电机低速满负荷启动的控制方法的电动汽车。
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