一种基于电机控制器的直流母线电流估算方法技术

本发明专利技术公开了一种基于电机控制器的直流母线电流估算方法，包括以下步骤：S1、电机控制系统关键量提取；S2、对控制矢量进行滤波处理；S3、计算交流侧电功率；S4、电机工作状态判断；S5、获取控制器效率；S6、计算直流母线电流。采用本发明专利技术方法，直流母线电流的计算不需要依赖于电流传感器，只基于永磁同步电机现有的控制系统关键数据进行估算，同时，结合同步电机台架标定测试精确效率结果，计算出准确的母线电流，母线电流计算精度达到

【技术实现步骤摘要】
一种基于电机控制器的直流母线电流估算方法


[0001]本专利技术涉及新能源汽车永磁同步电机控制
，更具体地说，尤其涉及一种基于电机控制器的直流母线电流估算方法。

技术介绍

[0002]在电动汽车电机控制领域，直流母线电流虽然不是控制的直接对象，但作为反映动力电池充放电的关键量，也可作为电动汽车高压电安全的重要参照量，车辆上一般都要求电机控制器将直流母线电流进行实时传输，这就要求控制器硬件需要加入直流母线电流检测传感器以及检测电路，增加了硬件器件成本，并占用了DSP的AD通道资源，硬件自身存在检测精度误差和失效风险问题，会导致控制器检测母线电流功能和性能缺陷，严重时甚至影响电动汽车行车安全。因此，需要提出一种直流母线电流的计算方法，不依靠电流传感器的母线电流计算方法，具备零成本、安全和高可靠性的优势。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于针对上述现有技术的不足，提供一种基于电机控制器的直流母线电流估算方法，不需要依赖于电流传感器，只基于永磁同步电机现有的控制系统关键数据进行估算，具备零成本、安全和高可靠性的优势。
[0004]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种基于电机控制器的直流母线电流估算方法，包括以下执行步骤：
[0005]S1、电机控制系统关键量提取：在电机控制系统中提取关键控制矢量u
d
、i
d
、u
q
、i
q
，依据坐标变换幅值守恒原则，建立电机交流侧功率模型如下公式(1)/>[0006][0007]其中，P
交
为交流侧电功率，u
d
为同步电机模型中d轴电压，u
q
为同步电机模型中q轴电压，i
d
为同步电机模型中d轴电流，i
q
为同步电机模型中q轴电流；
[0008]S2、对控制矢量进行滤波处理：采用一阶低通滤波分别对控制矢量u
d
、i
d
、u
q
、i
q
做滤波处理；
[0009]S3、计算交流侧电功率：将滤波处理后得到的u
d
、i
d
、u
q
、i
q
数据值代入公式(1)中计算得到交流侧电功率P
交
；
[0010]S4、电机工作状态判断：结合i
q
与电机当前转速n的关系判断电机处于电动还是发电状态；
[0011]S5、获取控制器效率：永磁同步电机经过台架标定测试后，会输出电机系统在四象限工作区域的效率数据表，数据表中只包含典型的测试工况点，根据当前的电机转速，定位到控制器效率曲线1和效率曲线2，由当前转矩指令，分别查询到曲线1和效率曲线2所对应的效率1和效率2，再根据转速，结合二分法原则，计算出最终的控制器效率η；
[0012]S6、计算直流母线电流：根据步骤S4和S5，得出电机工作状态和控制器效率η，如果电机工作在电动状态，结合步骤S3获得的交流侧功率P
交
，根据公式(2)计算出直流侧功率P
直
；如果电机工作在发电状态，结合步骤S3获得的交流侧功率P
交
，根据公式(3)计算出直流侧功率P
直
，最后根据公式(4)计算出直流母线电流i
直
：
[0013][0014]P
直
＝P
交
*η..........(3)
[0015][0016]其中，i
直
为直流侧电流，u
直
为直流母线电压，通过电机控制器必备功能母线电压采样获取，至此，直流母线电流已经估算得到。
[0017]本专利技术的有益效果是：直流母线电流的计算不需要依赖于电流传感器，只基于永磁同步电机现有的控制系统关键数据进行估算，同时，结合同步电机台架标定测试精确效率结果，计算出准确的母线电流，母线电流计算精度达到
±
1％，为电机控制器降低了成本，提高了母线电流检测精度，提升了电动汽车车辆高压安全和可靠性。
附图说明
[0018]图1是本专利技术估算方法的流程图；
[0019]图2是本专利技术中电机矢量控制框图；
[0020]图3是本专利技术中电机控制系统的结构简图；
[0021]图4是本专利技术中控制器效率曲线计算流程图。
具体实施方式
[0022]为了更好地理解本专利技术，下面结合附图对本专利技术作进一步的详细说明，但并不构成对本专利技术的任何限制。
[0023]本专利技术的一种基于电机控制器的直流母线电流估算方法，包括以下执行步骤：
[0024]S1、电机控制系统关键量提取
[0025]在电机控制系统中提取关键控制矢量u
d
、i
d
、u
q
、i
q
，依据坐标变换幅值守恒原则，建立电机交流侧功率模型如下公式(1)：
[0026][0027]其中，P
交
为交流侧电功率，u
d
为同步电机模型中d轴电压，u
q
为同步电机模型中q轴电压，i
d
为同步电机模型中d轴电流，i
q
为同步电机模型中q轴电流；
[0028]S2、对控制矢量进行滤波处理
[0029]由于电机模型中u
d
、i
d
、u
q
、i
q
都为直流量，为避免数据扰动造成估算精度差问题，需要对该四项数据进行滤波处理，本专利技术采用一阶低通滤波分别对控制矢量u
d
、i
d
、u
q
、i
q
做
滤波处理，滤波算法处理如下：
[0030][0031]滤波算法所在软件中的执行频率为一阶低通滤波截止频率，可根据实际调试波形选取合适的滤波截止频率，在软件中匹配合适的时间周期t值，本专利技术中针对控制系统关键矢量进行滤波截止频率设置为10Hz；
[0032]同理，i
d
、u
q
、i
q
滤波算法如下：
[0033][0034][0035][0036]S3、计算交流侧电功率
[0037]将滤波处理后得到的u
d
、i
d
、u
q
、i
q
数据值代入公式(1)中计算得到交流侧电功率P
交
；
[0038]S4、电机工作状态判断
[0039]结合i
q
与电机当前转速n的关系判断电机处于电动还是发电状态，判断方法如下：
[0040]当i
q
≥0，n≥0时，电机工作在电动状态；
[0041]当i
q
≥0，n＜0时，电机工作本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于电机控制器的直流母线电流估算方法，其特征在于：包括以下执行步骤：S1、电机控制系统关键量提取：在电机控制系统中提取关键控制矢量u
d
、i
d
、u
q
、i
q
，依据坐标变换幅值守恒原则，建立电机交流侧功率模型如下公式(1)其中，P
交
为交流侧电功率，u
d
为同步电机模型中d轴电压，u
q
为同步电机模型中q轴电压，i
d
为同步电机模型中d轴电流，i
q
为同步电机模型中q轴电流；S2、对控制矢量进行滤波处理：采用一阶低通滤波分别对控制矢量u
d
、i
d
、u
q
、i
q
做滤波处理；S3、计算交流侧电功率：将滤波处理后得到的u
d
、i
d
、u
q
、i
q
数据值代入公式(1)中计算得到交流侧电功率P
交
；S4、电机工作状态判断：结合i
q
与电机当前转速n的关系判断电机处于电动还是发电状态；S5、获取控制器效率：永磁同步电机经过台架标定测试后，会输出电机系统在四象限工作区域的效率数据表，数据表中只包含典型的测试工况点，根据当前的电机转速，定位到控制器效率曲线1和效率曲线2，由当前转矩指令，分别查询到曲线1和效率曲线2所对应的效率1和效率2，再根据转速，结合二分法原则，...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘长来，夏诗忠，杨桃桃，吴银龙，骆淼，
申请(专利权)人：中克骆瑞新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：