多电机驱动系统及其回馈能量耗散方法与系统技术方案

本发明专利技术涉及电机控制技术领域，公开了一种多电机驱动系统及其回馈能量耗散方法与系统。所述回馈能量控制方法包括：在检测到有能量回馈到直流母线时，确定母线电压是否异常抬升；以及在母线电压异常抬升时，确定处于非运行状态的电机，并根据各个电机的耗能能力选择用于对直流母线多余能量进行耗散的电机；以及向所选择的电机对应的电机控制器发送能量耗散指令，以使得该电机控制器响应于所述能量耗散指令而确定电机线圈组合以进行能量耗散。本发明专利技术在直流母线因发生能量回馈面临电压抬升时，利用处于非运行状态的一台或多台电机的部分或全部线圈来耗散回馈能量，从而降低了对能耗电阻及其控制部件的需求。阻及其控制部件的需求。阻及其控制部件的需求。

【技术实现步骤摘要】
多电机驱动系统及其回馈能量耗散方法与系统


[0001]本专利技术涉及电机控制
，具体地，涉及一种多电机驱动系统及其回馈能量耗散方法与系统。

技术介绍

[0002]电机驱动系统广泛地应用于纯电动或混合动力的新能源汽车、新能源工程机械、新能源建筑机械等。如图1所示，常见电机驱动系统由直流源、电机控制器(或变频器，本文统一用电机控制器描述)和电机组成，且工作原理可描述为：直流源通过直流母线与电机控制器的直流端口连接，电机线圈连接端口与配套电机控制器的相应电气端口相连接；电机控制器可进行受控的DC/AC或DC/DC电能变换，从而调节电机线圈的电压、电流的频率、幅值与相位等变量，控制电机的转速及转矩，并最终控制与电机机械连接的执行机构执行需要的动作。
[0003]进一步地，因对电机制动、减速或紧急停机等需要，很多电机驱动系统会采用能量回馈制动。此时，执行机构具有的动能或势能会转化为电能，通过电机控制器回馈到直流母线上。但是，如果回馈的能量没有被及时转移或耗散掉，母线电压将迅速抬升，产生如下危害：
[0004](1)电机控制器或电池包的电池管理系统将执行过压保护动作，造成控制性能下降，甚至导致被控系统完全失控，出现生命、财产安全事故；
[0005](2)电压抬升过高时会使电机驱动系统的电气部件出现不可逆的损坏，并间接导致发生生命、财产安全事故。
[0006]因此，为避免能量回馈产生大幅的电压抬升，现有技术中提出了以下几种方案：
[0007](1)当使用电池包作为直流源时，利用能量回馈来对电池包充电。但该方法有其局限性：电池SOC较高或者电池包允许的充电电流比较小时，电池包可吸收的能量比较有限；并且，当电池包使用锂电池且环境温度低于零摄氏度时，一般禁止对电池充电(否则电池易析锂形成锂枝晶，锂枝晶可能会刺穿电池内部隔膜导致短路起火)。
[0008](2)对于由电网提供电能的电机驱动系统，一般通过整流器将交流电整流成为直流电后使用，常用整流器一般不能向电网回馈能量，因而也无法将回馈能量转移掉。另外，对于采用燃料电池作为能量源的电机驱动系统，也无法吸收回馈能量。因此，为解决这一问题，现有的很多电机驱动系统会在直流母线上连接能耗电阻，当有电能回馈到直流母线上时，通过能耗电阻来消耗电能，避免出现大幅度的母线电压抬升。但是，该方法需要额外增加能耗电阻及其控制部件，带来了成本增加；并且，能耗电阻一般体积较大，需占用较大的安装空间。
[0009]因此，研究新的回馈能量耗散方案是非常有必要的。

技术实现思路

[0010]本专利技术的目的是提供一种多电机驱动系统及其回馈能量耗散方法与系统，用于至
少部分地解决上述技术问题。
[0011]为了实现上述目的，本专利技术提供一种多电机驱动系统的回馈能量控制方法，所述多电机驱动系统包括多个电机、与各个电机分别适配的电机控制器以及通过直流母线向所述多个电机供能的共用直流源。并且，所述回馈能量控制方法包括：在检测到有能量回馈到所述直流母线时，确定母线电压是否异常抬升；在所述母线电压异常抬升时，从所述多个电机中确定处于非运行状态的电机；针对所确定的处于非运行状态的电机，根据各个电机的耗能能力选择用于对直流母线多余能量进行耗散的电机；以及向所选择的电机对应的电机控制器发送能量耗散指令，以使得该电机控制器响应于所述能量耗散指令而确定电机线圈组合以进行能量耗散。
[0012]优选地，所述确定母线电压是否异常抬升包括：采集所述母线电压，并在该母线电压的抬升速度超出设定阈值或者该母线电压的数值超出设定范围时，确定所述母线电压异常抬升。
[0013]优选地，所述从所述多个电机中确定处于非运行状态的电机包括：从各个电机对应的电机控制器获取电机状态信息；以及根据所述电机状态信息确定相应电机是否处于非运行状态。
[0014]优选地，所述根据各个电机的耗能能力选择电机包括：确定各个电机的耗能能力得分Awards(i)；以及按照耗能能力得分Awards(i)选择电机来对直流母线多余能量进行耗散。
[0015]优选地，所述确定各个电机的耗能能力得分Awards(i)包括：获取所确定的处于非运行状态的各个电机的当前允许额定耗散功率P、电机温度T1和电机控制器温度T2；以及采用查表法从预设的示出当前允许额定耗散功率P、电机温度T1和电机控制器温度T2三者与电机耗能能力得分的对应关系的表格中查出所确定的处于非运行状态的各个电机的耗能能力得分Awards(i)。
[0016]优选地，所述确定各个电机的耗能能力得分Awards(i)包括：获取所确定的处于非运行状态的各个电机的当前允许额定耗散功率P、电机温度T1和电机控制器温度T2；以及采用以下公式计算所确定的处于非运行状态的各个电机的耗能能力得分Awards(i)：
[0017]Awards(i)＝f
i
(P)+g
i
(T1)+h
i
(T2)，
[0018]其中，i表示电机编号，f
i
(P)表示电机的当前允许额定耗散功率P的预设计算函数，g
i
(T1)表示电机温度T1的预设计算函数，h
i
(T2)表示电机控制器温度T2的预设计算函数；其中，当前允许额定耗散功率P越大，f
i
(P)也越大；电机温度T1越小，g
i
(T1)越大；电机控制器温度T2越小，h
i
(T2)越大。
[0019]优选地，所述按照耗能能力得分Awards(i)选择电机来对直流母线多余能量进行耗散包括：按照耗能能力得分Awards(i)从高到低的顺序依次选择电机，直到实时检测的母线电压脱离异常抬升状态或者直到处于非运行状态的全部电机被选择以参与对直流母线多余能量进行耗散。
[0020]优选地，所述电机线圈组合包括以下任意一者：针对每次能量耗散指令，固定选择相同的部分电机线圈的组合；针对各次能量耗散指令，交替选择不同的部分电机线圈的组合；或者针对每次能量耗散指令，固定选择全部电机线圈。
[0021]优选地，针对确定的电机线圈组合，所述回馈能量控制方法还包括采用以下任意
一者或多者向确定的电机线圈通入电流以使得该电机线圈进行能量耗散：向电机线圈施加持续时间的直流电压；向电机线圈施加持续时间的脉宽调制PWM电压；先向电机线圈施加持续时间的脉宽调制PWM电压，再间歇不施加电压，如此循环至该电机线圈的能量耗散结束；以及针对多相交流电机，控制电机线圈中产生在同步旋转坐标系下的磁场电流，并使在该同步旋转坐标系下的转矩电流接近或等于零。
[0022]优选地，所述回馈能量控制方法还包括：获取电机线圈异常状态，并响应于该电机线圈异常状态控制电机停止能量耗散。
[0023]本专利技术实施例还提供了一种多电机驱动系统的回馈能量控制系统，所述多电机驱动系统包括多个电机、与各个电机分别适配的电机控制器以及通过直流母线向所述多个电机供能的共用直流源。并且，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多电机驱动系统的回馈能量控制方法，其特征在于，所述多电机驱动系统包括多个电机、与各个电机分别适配的电机控制器以及通过直流母线向所述多个电机供能的共用直流源；并且，所述回馈能量控制方法包括：在检测到有能量回馈到所述直流母线时，确定母线电压是否异常抬升；在所述母线电压异常抬升时，从所述多个电机中确定处于非运行状态的电机；针对所确定的处于非运行状态的电机，根据各个电机的耗能能力选择电机以对直流母线多余能量进行耗散；以及向所选择的电机对应的电机控制器发送能量耗散指令，以使得该电机控制器响应于所述能量耗散指令而确定电机线圈组合以进行能量耗散。2.根据权利要求1所述的多电机驱动系统的回馈能量控制方法，其特征在于，所述确定母线电压是否异常抬升包括：采集所述母线电压，并在该母线电压的抬升速度超出设定阈值或者该母线电压的数值超出设定范围时，确定所述母线电压异常抬升。3.根据权利要求1所述的多电机驱动系统的回馈能量控制方法，其特征在于，所述从所述多个电机中确定处于非运行状态的电机包括：从各个电机对应的电机控制器获取电机状态信息；以及根据所述电机状态信息确定相应电机是否处于非运行状态。4.根据权利要求1至3中任意一项所述的多电机驱动系统的回馈能量控制方法，其特征在于，所述根据各个电机的耗能能力选择电机包括：确定各个电机的耗能能力得分Awards(i)；以及按照耗能能力得分Awards(i)选择电机来对直流母线多余能量进行耗散。5.根据权利要求4所述的多电机驱动系统的回馈能量控制方法，其特征在于，所述确定各个电机的耗能能力得分Awards(i)包括：获取所确定的处于非运行状态的各个电机的当前允许额定耗散功率P、电机温度T1和电机控制器温度T2；以及采用查表法从预设的示出当前允许额定耗散功率P、电机温度T1和电机控制器温度T2三者与电机耗能能力得分的对应关系的表格中查出所确定的处于非运行状态的各个电机的耗能能力得分Awards(i)。6.根据权利要求4所述的多电机驱动系统的回馈能量控制方法，其特征在于，所述确定各个电机的耗能能力得分Awards(i)包括：获取所确定的处于非运行状态的各个电机的当前允许额定耗散功率P、电机温度T1和电机控制器温度T2；以及采用以下公式计算所确定的处于非运行状态的各个电机的耗能能力得分Awards(i)：Awards(i)＝f
i
(P)+g
i
(T1)+h
i
(T2)，其中，i表示电机编号，f
i
(P)表示电机的当前允许额定耗散功率P的预设计算函数，g
i
(T1)表示电机温度T1的预设计算函数，h
i
(T2)表示电机控制器温度T2的预设计算函数；其中，当前允许额定耗散功率P越大，f
i
(P)也越大；电机温度T1越小，g
i
(T1)越大；电机控制器温度T2越小，h
i
(T2)越大。
7.根据权利要求4所述的多电机驱动系统的回馈能量控制方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：王严，李伟，付玲，李圆，肖江强，易慧斌，
申请(专利权)人：中联重科股份有限公司，
类型：发明
国别省市：