一种电机驱动系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术提供了一种电机驱动系统及其控制方法，电机驱动系统，包括电机速度控制单元、过压保护限定单元、电机损耗控制单元，所述电机速度控制单元与过压保护限定单元连接，用于对电机q轴电流进行控制；所述电机速度控制单元与电机损耗控制单元连接，用于对电机d轴电流进行控制；本发明专利技术通过设置过压保护限定单元、电机损耗控制单元，分别对电机q轴电流、d轴电流进行控制，从而在电机制动过程中，一方面使得制动能量被有效控制，避免了直流母线电压继续升高，另一方面增大电机损耗，消耗了电机回馈能量，从而避免了直流母线电压过压；同时，所述电机驱动系统无需额外增加硬件制动电路，有利于简化电路结构，节省成本。节省成本。节省成本。

【技术实现步骤摘要】
一种电机驱动系统及其控制方法


[0001]本专利技术涉及电机控制
，特别涉及一种电机驱动系统及其控制方法。

技术介绍

[0002]近年来，在永磁同步电机驱动系统中，采用小容值薄膜电容代替直流侧大电解电容的驱动器得到越来越广泛应用，其提升了驱动系统的可靠性和寿命。
[0003]但在三相无电解电容电机驱动系统中，电机在降速、减载、停机的过程，压缩机线圈产生的自感电压会对直流母线侧小的薄膜电容反向充电，而薄膜电容容值较小无法有效吸收自感电压，很容易导致直流母线电压过压，进而损坏功率器件。
[0004]通常，为了防止直流侧母线电压过压，会在直流母线电压两端加入可控的硬件制动电路，该方案可靠性较高，且易于实现，但是需要额外增加一个开关管和一个制动电阻，增加了驱动系统成本和硬件系统复杂性。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术旨在提出一种电机驱动系统及其控制方法，以解决现有技术中电机在制动过程中，容易出现母线电压过压的问题。
[0006]为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：
[0007]一种电机驱动系统，包括电机速度控制单元、过压保护限定单元、电机损耗控制单元，所述电机速度控制单元与过压保护限定单元连接，用于对电机q轴电流进行控制；所述电机速度控制单元与电机损耗控制单元连接，用于对电机d轴电流进行控制；所述电机驱动系统通过设置过压保护限定单元、电机损耗控制单元，分别对电机q轴电流、d轴电流进行控制，从而在电机制动过程中，一方面使得制动能量被有效控制，避免了直流母线电压继续升高，另一方面增大电机损耗，消耗了电机回馈能量，从而避免了直流母线电压过压；同时，所述电机驱动系统无需额外增加硬件制动电路，有利于简化电路结构，节省成本。
[0008]所述过压保护限定单元包括：第一减法器，用于计算直流母线过压保护值Udc_max与直流母线的实际电压Udc之间的差值
△
U1；第一PI控制器，与所述第一减法器连接，用于根据直流母线过压保护值Udc_max与直流母线的实际电压Udc之间的差值
△
U1，计算电机q轴电流补偿值Iq_lim0；第一电流限制器，分别与所述第一PI控制器、电机速度控制单元连接，用于对电机q轴电流补偿值Iq_lim0进行处理，并向电机速度控制单元输出q轴电流补偿值Iq_lim；从而通过过压保护限定单元，对q轴电流进行控制，使得当电机在电动模式时，Udc＜Udc_max，过压保护限定单元输出的Iq_lim持续增加，最终被限制到最大值Iq_lim_max；当电机在制动模式时，若Udc＞Udc_max，则输出的Iq_lim快速下降，并作为负向限定值，限制q轴电流Iq_ref，使得制动能量被有效控制，从而避免了直流母线电压继续升高。
[0009]所述电机速度控制单元包括：第二减法器，用于计算电机目标转速ωr_ref与电机实际转速ωr之间的差值
△
ω1；第二PI控制器，与第二减法器连接，用于根据电机目标转速ωr_ref与电机实际转速ωr之间的差值
△
ω1，计算总电流Is_ref；MTPA控制器，与第二PI
控制器连接，用于对总电流Is_ref进行矢量分解，得到电机q轴电流Iq_ref0、电机d轴电流Id_ref0；第二电流限制器，分别与MTPA控制器、过压保护限定单元中的第一电流限制器连接，通过MTPA控制器向第二电流限制器输入电机q轴电流Iq_ref0、通过第一电流限制器向第二电流限制器输入q轴电流补偿值Iq_lim，第二电流限制器对q轴电流Iq_ref进行处理。
[0010]所述电机损耗控制单元包括：第三减法器，用于计算电机实际转速ωr与电机目标转速ωr_ref之间的差值
△
ω2；第三PI控制器，与第三减法器连接，用于根据电机实际转速ωr与电机目标转速ωr_ref之间的差值
△
ω2，计算电机d轴电流补偿值
△
Id_ref0；第三电流限制器，与第三PI控制器连接，用于对电机d轴电流补偿值
△
Id_ref0进行处理，得到d轴电流补偿值
△
Id_ref；加法器，分别与第三电流限制器、电机速度控制单元中MTPA控制器连接，用于计算d轴电流Id_ref；从而通过电机损耗控制单元，对d轴电流进行控制，使得当电机在电动模式时，电机实际转速ωr与电机目标转速ωr_ref相等，d轴电流补偿值
△
Id_ref为0；当电机在制动模式时，d轴电流补偿值
△
Id_ref将加大电机损耗，消耗了电机回馈能量，从而避免了直流母线电压过压。
[0011]一种电机驱动系统的控制方法，应用于所述的电机驱动系统；所述控制方法包括：q轴电流的控制过程和/或d轴电流的控制过程。通过对电机q轴电流和/或d轴电流进行控制，从而在电机制动过程中，一方面使得制动能量被有效控制，避免了直流母线电压继续升高，另一方面增大电机损耗，消耗了电机回馈能量，从而避免了直流母线电压过压；同时，所述电机驱动系统无需额外增加硬件制动电路，有利于简化电路结构，节省成本。
[0012]所述q轴电流的控制过程包括：第二减法器计算电机目标转速ωr_ref与电机实际转速ωr之间的差值
△
ω1；第二PI控制器根据电机目标转速ωr_ref与电机实际转速ωr之间的差值
△
ω1，计算总电流Is_ref；MTPA控制器对总电流Is_ref进行矢量分解，得到电机q轴电流Iq_ref0；第一减法器计算直流母线过压保护值Udc_max与直流母线的实际电压Udc之间的差值
△
U1；第一PI控制器根据直流母线过压保护值Udc_max与直流母线的实际电压Udc之间的差值
△
U1，计算电机q轴电流补偿值Iq_lim0；第一电流限制器通过第一公式对电机q轴电流补偿值Iq_lim0进行处理，得到q轴电流补偿值Iq_lim；MTPA控制器向第二电流限制器输入电机q轴电流Iq_ref0，第一电流限制器向第二电流限制器输入q轴电流补偿值Iq_lim，第二电流限制器根据第二公式得到q轴电流Iq_ref。其中，所述第一公式为：若Iq_lim0＜Iq_lim_max，Iq_lim＝Iq_lim0；若Iq_lim0≥Iq_lim_max，Iq_lim＝Iq_lim_max；所述第二公式为：若Iq_ref0≥Iq_max，Iq_ref＝Iq_max；若Iq_lim＜Iq_ref0＜Iq_max，Iq_ref＝Iq_ref0；若Iq_ref0≤Iq_lim，Iq_ref＝Iq_lim；从而在q轴电流的控制过程中，电机速度控制单元与过压保护限定单元配合，当电机在电动模式时，Udc＜Udc_max，过压保护限定单元输出的Iq_lim持续增加，最终被限制到最大值Iq_lim_max；当电机在制动模式时，若Udc＞Udc_max，则输出的Iq_lim快速下降，并作为负向限定值，限制q轴电流Iq_ref，使得制动能量被有效本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电机驱动系统，其特征在于，所述系统包括电机速度控制单元、过压保护限定单元、电机损耗控制单元，所述电机速度控制单元与过压保护限定单元连接，用于对电机q轴电流进行控制；所述电机速度控制单元与电机损耗控制单元连接，用于对电机d轴电流进行控制。2.根据权利要求1所述的一种电机驱动系统，其特征在于，所述过压保护限定单元包括：第一减法器(1)，用于计算直流母线过压保护值Udc_max与直流母线的实际电压Udc之间的差值
△
U1；第一PI控制器(2)，与所述第一减法器(1)连接，用于根据直流母线过压保护值Udc_max与直流母线的实际电压Udc之间的差值
△
U1，计算电机q轴电流补偿值Iq_lim0；第一电流限制器(3)，分别与所述第一PI控制器(2)、电机速度控制单元连接，用于对电机q轴电流补偿值Iq_lim0进行处理，并向电机速度控制单元输出q轴电流补偿值Iq_lim。3.根据权利要求1所述的一种电机驱动系统，其特征在于，所述电机速度控制单元包括：第二减法器(4)，用于计算电机目标转速ωr_ref与电机实际转速ωr之间的差值
△
ω1；第二PI控制器(5)，与第二减法器(4)连接，用于根据电机目标转速ωr_ref与电机实际转速ωr之间的差值
△
ω1，计算总电流Is_ref；MTPA控制器，与第二PI控制器(5)连接，用于对总电流Is_ref进行矢量分解，得到电机q轴电流Iq_ref0、电机d轴电流Id_ref0；第二电流限制器(6)，分别与MTPA控制器、过压保护限定单元中的第一电流限制器(3)连接。4.根据权利要求1所述的一种电机驱动系统，其特征在于，所述电机损耗控制单元包括：第三减法器(7)，用于计算电机实际转速ωr与电机目标转速ωr_ref之间的差值
△
ω2；第三PI控制器(8)，与第三减法器(7)连接，用于根据电机实际转速ωr与电机目标转速ωr_ref之间的差值
△
ω2，计算电机d轴电流补偿值
△
Id_ref0；第三电流限制器(9)，与第三PI控制器(8)连接，用于对电机d轴电流补偿值
△
Id_ref0进行处理，得到d轴电流补偿值
△
Id_ref；加法器(10)，分别与第三电流限制器(9)、电机速度控制单元中MTPA控制器连接，用于计算d轴电流Id_ref。5.一种电机驱动系统的控制方法，其特征在于，所述控制方法应用于权利要求1
‑
4任一项所述的一种电机驱动系统；所述控制方法包括：q轴电流的控制过程和/或d轴电流的控制过程。6.根据权利要求5所述的一种电机驱动系统的控制方法，其特征在于，所述q轴电流的控制过程包括：第二减法器(4)计算电机目标转速ωr_ref与电机实际转速ωr之间的差值
△
ω1；第二PI控制器(5)根据电机目标转速ωr_ref与电机实际转速ωr之间的差值
△
ω1，计
算总电流Is_ref；MTPA控制器对总电流Is_ref进行矢量分解，得到电机q轴电流Iq_ref0；第一减法器(1)计算直流母线过压保护值Udc_max与直流母线的实际电压Udc之间的差值
△
U1；第一PI控制器(2)根据直流母线过压保护值Udc_...

【专利技术属性】
技术研发人员：李超，游剑波，王知恒，
申请(专利权)人：宁波奥克斯电气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：