CN114362602B - 一种多相电机的控制方法、装置、设备及可读存储介质 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种多相电机的控制方法、装置、设备及可读存储介质，包括：获取电动装载机整车的当前运行参数，并根据运行参数生成多相电机的目标转速，其中，运行参数包括当前载荷、主泵压力以及手柄开度；根据目标转速和额定转速确定多相电机的目标磁通；获取多相电机的当前转速，并根据当前转速和目标转速确定多相电机的目标转矩；获取多相电机的当前转矩和当前磁通，根据当前转矩和目标转矩、当前磁通和目标磁通在定子静止坐标系中直接计算生成用于控制所述多相电机的转矩和磁链补偿电压，旨在实现电动装载机在不同复杂工况下的快速响应要求，满足整车动力需求，更加匹配装载机工作特性，提高装载机工作性能。

Description

一种多相电机的控制方法、装置、设备及可读存储介质
技术领域
本发明涉及电机的控制领域，特别涉及一种多相电机的控制方法、装置、设备及可读存储介质。
背景技术
装载机作为一种典型牵引式土方石的工程机械设备，被广泛的应用在建筑、水利、矿山等领域。装载机常见的工作模式为：空载前进、铲装物料、后退、转向、前进、卸放物料、后退至原点这六个流程组成一个完整的作业循环。传统装载机使用燃油机作为动力单元，存在着能量利用率低且尾气排放量高等问题。电动装载机具有零排放、低噪声和能量利用率高等优点。装载机的作业能力体现了其优劣性，而其中动力***作为装载机的核心组成部分，直接影响了装载机的作业能力。
由于装载机工作环境恶劣，工况复杂特殊且对***可靠性要求很高，在一个工作周期内具有工作周期性强、输出功率波动剧烈的特点，因此现有的普通三相调速***难以满足其要求。而多相电机具有低压大功率、转矩响应迅速、可靠性高以及调制资源丰富等优点，可以更进一步的提高调速***的动态响应，降低转矩脉动，提高装载机工作效率及可靠性。
作为一种新技术，多相调速***的控制在理论和实践中仍存在着许多问题，针对其特点，需进一步完善控制方法，以便充分发挥多相调速***的优势，较好的匹配电动装载机的工作特性。
有鉴于此，提出本申请。
发明内容
本发明公开了一种多相电机的控制方法、装置、设备及可读存储介质，旨在实现电动装载机在不同复杂工况下的快速响应要求，满足整车动力需求，更加匹配装载机工作特性，提高装载机工作性能。
本发明第一实施例提供了一种多相电机的控制方法，包括：
获取电动装载机整车的当前运行参数，并根据所述运行参数生成多相电机的目标转速，其中，所述运行参数包括当前载荷、主泵压力以及手柄开度；
根据所述目标转速和所述额定转速确定所述多相电机的目标磁通；
获取所述多相电机的当前转速，并根据所述当前转速和所述目标转速确定所述多相电机的目标转矩；
获取所述多相电机的当前转矩和当前磁通，根据所述当前转矩和所述目标转矩、所述当前磁通和目标磁通在定子静止坐标系中直接计算生成用于控制所述多相电机的转矩和磁链补偿电压。
优选地，所述根据所述运行参数生成多相电机目标转速具体为：
在装载机启动时，根据所述手柄开度确定第一目标流量；
在负载变化时，根据所述当前载荷以及所述主泵压力确定第二目标流量，其中，所述第一目标流量和所述第二目标流量用于计算多相电机目标转速。
优选地，所述根据所述目标转速和所述额定转速确定所述多相电机的目标磁通具体为：
判断所述目标转速是否小于额定转速；
若是，根据所述当前载荷以及所述手柄开度生成目标磁通值；
若否，设定所述多相电机的目标磁通为所述多相电机在额定转速下的磁通值。
优选地，所述获取所述多相电机的当前转速，并根据所述当前转速和所述目标转速确定目标转矩具体为：
判断所述当前转速与所述目标转速是否有偏差；
若是，将所述当前转速与所述目标转速的偏差值通过PID调节器转化为目标转矩。
本发明第二实施例提供了一种多相电机的控制装置，包括：
目标转速生成单元，用于获取电动装载机整车的当前运行参数，并根据所述运行参数生成多相电机的目标转速，其中，所述运行参数包括当前载荷、主泵压力以及手柄开度；
目标磁通确定单元，用于根据所述目标转速和所述额定转速确定所述多相电机的目标磁通；
目标转矩确定单元，用于获取所述多相电机的当前转速，并根据所述当前转速和所述目标转速确定所述多相电机的目标转矩；
补偿单元，用于获取所述多相电机的当前转矩和当前磁通，根据所述当前转矩和所述目标转矩、所述当前磁通和目标磁通在定子静止坐标系中直接计算生成用于控制所述多相电机的转矩和磁链补偿电压。
优选地，所述目标转速生成单元具体用于：
在装载机启动时，根据所述手柄开度确定第一目标流量；
在负载变化时，根据所述当前载荷以及所述主泵压力确定第二目标流量，其中，所述第一目标流量和所述第二目标流量用于计算多相电机目标转速。
优选地，所述目标磁通确定单元具体用于：
判断所述目标转速是否小于额定转速；
若是，根据所述当前载荷以及所述手柄开度生成目标磁通值；
若否，设定所述多相电机的目标磁通为所述多相电机在额定转速下的磁通值。
优选地，所述目标转矩确定单元具体用于：
判断所述当前转速与所述目标转速是否有偏差；
若是，将所述当前转速与所述目标转速的偏差值通过PID调节器转化为目标转矩。
本发明第三实施例提供了一种多相电机的控制设备，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序实现如上任意一项所述的一种多相电机的控制方法。
本发明第四实施例提供了一种可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序能够被该存储介质所在设备的处理器执行，以实现如上任意一项所述的一种多相电机的控制方法。
基于本发明提供的一种多相电机的控制方法、装置、设备及可读存储介质，通过先获取电动装载机整车的当前运行参数，并根据所述运行参数生成多相电机的目标转速，根据目标转速、额定转速以及当前转速确定目标转矩和目标磁通，根据所述当前转矩和所述目标转矩、所述当前磁通和目标磁通在定子静止坐标系中直接计算生成用于控制所述多相电机的转矩和磁链补偿电压。实现了电动装载机在不同复杂工况下的快速响应要求，满足整车动力需求，更加匹配装载机工作特性，提高装载机工作性能。
附图说明
图1是本发明第一实施例提供的一种多相电机的控制方法的流程示意图；
图2是本发明提供的电机调速***工作特性曲线；
图3是本发明第二实施例提供的一种多相电机的控制装置的模块示意图；
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本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本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
为了更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。
应当明确，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。
应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”或“响应于检测”。类似地，取决于语境，短语“如果确定”或“如果检测(陈述的条件或事件)”可以被解释成为“当确定时”或“响应于确定”或“当检测(陈述的条件或事件)时”或“响应于检测(陈述的条件或事件)”。
实施例中提及的“第一\第二”仅仅是是区别类似的对象，不代表针对对象的特定排序，可以理解地，“第一\第二”在允许的情况下可以互换特定的顺序或先后次序。应该理解“第一\第二”区分的对象在适当情况下可以互换，以使这里描述的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
以下结合附图对本发明的具体实施例做详细说明。
本发明公开了一种多相电机的控制方法、装置、设备及可读存储介质，旨在实现电动装载机在不同复杂工况下的快速响应要求，满足整车动力需求，更加匹配装载机工作特性，提高装载机工作性能。
请参阅图1，本发明第一实施例提供了一种多相电机的控制方法，其可由多相电机的控制设备(以下简称控制设备)来执行，特别的，由控制设备内的一个或者多个处理器来执行，以实现如下步骤：
S101，获取电动装载机整车的当前运行参数，并根据所述运行参数生成多相电机的目标转速，其中，所述运行参数包括当前载荷、主泵压力以及手柄开度；
在本实施例中，所述控制设备可以是电机控制器，其可以和操作手柄、主泵压力传感器、以及配置在多路阀出口的压力传感器建立通讯连接，以实现数据的交互。
具体地：在本实施例中，电动装载机的电机调速***如图2所示，具有周期性强、负载变化大的特点，在装载机启动时，由手柄开度计算对应的工作***流量要求，进而得到多相电机泵装置的流量输出需求，由公式Q＝V·n，其中，Q代表的是流量，V代表的是排量，可求得多相电机目标转速n；在装载机工作过程中，检测载荷大小和主泵压力之间的压差值，由该值动态的调整电机目标转速值n，当负载增大时，压差变大，需增大***流量值，即提高电机目标转速值；当负载减小时，压差变小，需减小***流量值，即降低电机目标转速值。
S102，根据所述目标转速和所述额定转速确定所述多相电机的目标磁通；
具体地：在本实施例中，判断所述目标转速是否小于额定转速；
若是，根据所述当前载荷以及所述手柄开度生成目标磁通值；
若否，设定所述多相电机的目标磁通为所述多相电机在额定转速下的磁通值。
需要说明的是，计算得到电机目标转速值n后，判断其是否大于其额定转速值，若是，则根据目标载荷大小以及对应的手柄参数值计算电机控制的目标磁通值Φ，载荷越大，所需磁通值越大；手柄开度越大，所需磁通值越小。按成比例的关系计算修改电机的目标磁通值。若否，则默认电机目标磁通值为多相电机额定转速下的磁通值。
S103，获取所述多相电机的当前转速，并根据所述当前转速和所述目标转速确定所述多相电机的目标转矩；
具体地：在本实施例中，判断所述当前转速与所述目标转速是否有偏差；
若是，将所述当前转速与所述目标转速的偏差值通过PID调节器转化为目标转矩。
需要说明的是，在其他实施例中，还可以采用其他的方式生成目标转矩，这里不做具体限定，但这些方案均在本发明的保护范围内。
S104，获取所述多相电机的当前转矩和当前磁通，根据所述当前转矩和所述目标转矩、所述当前磁通和目标磁通在定子静止坐标系中直接计算生成用于控制所述多相电机的转矩和磁链补偿电压。
具体地：在本实施例中，检测电机当前转矩值、磁通值和目标转矩值、磁通值的偏差，在定子静止坐标系中直接计算生成转矩和补偿电压，同时，通过空间结构变换矩阵和定转子旋转变换矩阵将多相电机简化为定子静止坐标系下的两相电机，在定子静止坐标系下直接进行转矩和磁通的控制，快速响应转矩需求，发挥多相***低压大功率的特点。
上述实施例至少包括以下有益效果：
在定子静止坐标系下完成对多相变频调速***的控制，优先响应转矩补偿和磁通补偿，可实现充分发挥多相调速***低压大功率以及转矩响应迅速的特点，可实现电动装载机在不同复杂工况下的快速响应要求，满足整车动力需求，更加匹配装载机工作特性，提高装载机工作性能。
请参阅图3，本发明第二实施例提供了一种多相电机的控制装置，包括：
目标转速生成单201，用于获取电动装载机整车的当前运行参数，并根据所述运行参数生成多相电机的目标转速，其中，所述运行参数包括当前载荷、主泵压力以及手柄开度；
目标磁通确定单元202，用于根据所述目标转速和所述额定转速确定所述多相电机的目标磁通；
目标转矩确定单元203，用于获取所述多相电机的当前转速，并根据所述当前转速和所述目标转速确定所述多相电机的目标转矩；
补偿单元204，用于获取所述多相电机的当前转矩和当前磁通，根据所述当前转矩和所述目标转矩、所述当前磁通和目标磁通在定子静止坐标系中直接计算生成用于控制所述多相电机的转矩和磁链补偿电压。
优选地，所述目标转速生成单元具体用于：
在装载机启动时，根据所述手柄开度确定第一目标流量；
在负载变化时，根据所述当前载荷以及所述主泵压力确定第二目标流量，其中，所述第一目标流量和所述第二目标流量用于计算多相电机目标转速。
优选地，所述目标磁通确定单元具体用于：
判断所述目标转速是否小于额定转速；
若是，根据所述当前载荷以及所述手柄开度生成目标磁通值；
若否，设定所述多相电机的目标磁通为所述多相电机在额定转速下的磁通值。
优选地，所述目标转矩确定单元具体用于：
判断所述当前转速与所述目标转速是否有偏差；
若是，将所述当前转速与所述目标转速的偏差值通过PID调节器转化为目标转矩。
本发明第三实施例提供了一种多相电机的控制设备，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序实现如上任意一项所述的一种多相电机的控制方法。
本发明第四实施例提供了一种可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序能够被该存储介质所在设备的处理器执行，以实现如上任意一项所述的一种多相电机的控制方法。
基于本发明提供的一种多相电机的控制方法、装置、设备及可读存储介质，通过先获取电动装载机整车的当前运行参数，并根据所述运行参数生成多相电机的目标转速，根据目标转速、额定转速以及当前转速确定目标转矩和目标磁通，根据所述当前转矩和所述目标转矩、所述当前磁通和目标磁通在定子静止坐标系中直接计算生成用于控制所述多相电机的转矩和磁链补偿电压。实现了电动装载机在不同复杂工况下的快速响应要求，满足整车动力需求，更加匹配装载机工作特性，提高装载机工作性能。
示例性地，本发明第三实施例和第四实施例中所述的计算机程序可以被分割成一个或多个模块，所述一个或者多个模块被存储在所述存储器中，并由所述处理器执行，以完成本发明。所述一个或多个模块可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述所述计算机程序在所述实现一种多相电机的控制设备中的执行过程。例如，本发明第二实施例中所述的装置。
所称处理器可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等，所述处理器是所述一种多相电机的控制方法的控制中心，利用各种接口和线路连接整个所述实现对一种多相电机的控制方法的各个部分。
所述存储器可用于存储所述计算机程序和/或模块，所述处理器通过运行或执行存储在所述存储器内的计算机程序和/或模块，以及调用存储在存储器内的数据，实现一种多相电机的控制方法的各种功能。所述存储器可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作***、至少一个功能所需的应用程序(比如声音播放功能、文字转换功能等)等；存储数据区可存储根据手机的使用所创建的数据(比如音频数据、文字消息数据等)等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘、智能存储卡(Smart Media Card,SMC)、安全数字(Secure Digital,SD)卡、闪存卡(Flash Card)、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。
其中，所述实现的模块如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一个计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。
需说明的是，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。另外，本发明提供的装置实施例附图中，模块之间的连接关系表示它们之间具有通信连接，具体可以实现为一条或多条通信总线或信号线。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (4)

1.一种多相电机的控制方法，其特征在于，包括：
获取电动装载机整车的当前运行参数，并根据所述运行参数生成多相电机的目标转速，具体为：在装载机启动时，根据手柄开度确定第一目标流量；在负载变化时，根据当前载荷以及主泵压力确定第二目标流量，其中，所述第一目标流量和所述第二目标流量用于计算多相电机目标转速，其中，所述运行参数包括当前载荷、主泵压力以及手柄开度；
根据所述目标转速和额定转速确定所述多相电机的目标磁通，具体为：判断所述目标转速是否小于额定转速；若是，根据所述当前载荷以及所述手柄开度生成目标磁通值；若否，设定所述多相电机的目标磁通为所述多相电机在额定转速下的磁通值；
获取所述多相电机的当前转速，并根据所述当前转速和所述目标转速确定所述多相电机的目标转矩，具体为：判断所述当前转速与所述目标转速是否有偏差；若是，将所述当前转速与所述目标转速的偏差值通过PID调节器转化为目标转矩；
获取所述多相电机的当前转矩和当前磁通，根据所述当前转矩和所述目标转矩、所述当前磁通和目标磁通在定子静止坐标系中直接计算生成用于控制所述多相电机的转矩和磁链补偿电压。
2.一种多相电机的控制装置，其特征在于，包括：
目标转速生成单元，用于获取电动装载机整车的当前运行参数，并根据所述运行参数生成多相电机的目标转速，具体用于：在装载机启动时，根据手柄开度确定第一目标流量；
在负载变化时，根据当前载荷以及主泵压力确定第二目标流量，其中，所述第一目标流量和所述第二目标流量用于计算多相电机目标转速，其中，所述运行参数包括当前载荷、主泵压力以及手柄开度；
目标磁通确定单元，用于根据所述目标转速和额定转速确定所述多相电机的目标磁通，具体用于：判断所述目标转速是否小于额定转速；若是，根据所述当前载荷以及所述手柄开度生成目标磁通值；若否，设定所述多相电机的目标磁通为所述多相电机在额定转速下的磁通值；
目标转矩确定单元，用于获取所述多相电机的当前转速，并根据所述当前转速和所述目标转速确定所述多相电机的目标转矩，具体用于：判断所述当前转速与所述目标转速是否有偏差；若是，将所述当前转速与所述目标转速的偏差值通过PID调节器转化为目标转矩；
补偿单元，用于获取所述多相电机的当前转矩和当前磁通，根据所述当前转矩和所述目标转矩、所述当前磁通和目标磁通在定子静止坐标系中直接计算生成用于控制所述多相电机的转矩和磁链补偿电压。
3.一种多相电机的控制设备，其特征在于，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序实现如权利要求1所述的一种多相电机的控制方法。
4.一种可读存储介质，其特征在于，存储有计算机程序，所述计算机程序能够被该存储介质所在设备的处理器执行，以实现如权利要求1所述的一种多相电机的控制方法。
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