电驱动系统的同步调制方法、装置、电机控制系统及介质与流程

1.本发明涉及电机控制技术领域，尤其涉及电驱动系统的同步调制方法、装置、电机控制系统及介质。


背景技术：

2.在现有的电机驱动系统中，随着电机转速升高，受限于主控芯片的处理速度或者功率器件较大的开关损耗，如果开关频率太高，就会导致开关损耗升高，电机驱动系统的效率降低，使用异步调制的话会导致大量的高幅值的低次谐波，此时一般采用同步调制策略来消除低频的谐波。当前的同步调制控制方法是在全域电流控制的策略下进行同步调制的控制，但对于高转速区域中恒功率区，转速的随时变化，受限于主控芯片的载波调节的精度，和角度计算的截断误差等因素，会导致每个基波周期的相位角存在一定偏差，而这个偏差的不断累积会导致相位角的不断变化，导致无法实现角度同步，难以保证三相输出的对称性，引起电机工作不平稳，以及电流输出谐波也增加，带来谐波损耗增加问题。


技术实现要素：

3.本发明提供了一种电驱动系统的同步调制方法、装置、电机控制系统及介质，有效提高电驱动系统的效率。
4.第一方面，本发明提供了一种电驱动系统的同步调制方法，所述电驱动系统包括电机，
5.所述同步调制方法，包括：
6.获取所述电机的当前实际电压角度信息；
7.获取所述电机的电压角度优化信息；
8.根据所述当前实际电压角度信息和所述电压角度优化信息确认所述电机的频率补偿信息；
9.获取所述电机的同步控制频率信息；
10.根据所述频率补偿信息和所述同步控制频率信息确定所述电机的占空比调制信息，以控制所述电机工作。
11.可选的，获取所述电机的当前实际电压角度信息之前，还包括：
12.获取所述电机的电机转子位置信息和当前电压角度信息；
13.获取所述电机的目标电压角度信息；
14.根据所述电机转子位置信息、所述当前电压角度信息和所述目标电压角度信息确定所述电机的当前实际单元角度信息。
15.可选的，获取所述电机的电压角度优化信息之前，还包括：
16.获取所述电机的目标电压角度信息；
17.获取所述电机的角度偏移量信息；
18.根据所述目标电压角度信息和所述角度偏移量信息确定所述电压角度优化信息。
19.可选的，获取所述电机的目标电压角度信息之前，还包括：
20.获取所述电机的电压角度预设值；
21.获取所述电机的同步调制同步数；
22.根据所述电压角度预设值和所述同步调制同步数确定所述目标电压角度信息。
23.可选的，根据所述当前实际电压角度信息和所述电压角度优化信息确认所述电机的频率补偿信息，包括：
24.所述当前实际电压角度信息和所述电压角度优化信息进行减法运算，确定所述电机的频率补偿信息。
25.可选的，根据所述频率补偿信息和所述同步控制频率信息确定所述电机的占空比调制信息，以控制所述电机工作，包括：
26.所述频率补偿信息和所述同步控制频率信息进行求和运算，确定所述电机的占空比调制信息，以控制所述电机工作。
27.可选的，所述同步控制频率信息f满足：
[0028][0029]
其中，n为同步调制同步数，θ为电压角度，ε为正数，c为调试参数，p为电极对数，sgn(s)为关于滑模面s的符号参数。
[0030]
第二方面，本发明提供了一种电驱动系统的同步调制装置，所述电驱动系统包括电连接的三相逆变器和电机；
[0031]
同步调制装置包括：
[0032]
当前实际电压角度信息获取模块，用于获取所述电机的当前实际电压角度信息；
[0033]
电压角度优化信息获取模块，用于获取所述电机的电压角度优化信息；
[0034]
频率补偿信息确认模块，用于根据当前实际电压角度信息和所述电压角度优化信息确认所述电机的频率补偿信息；
[0035]
同步控制频率信息获取模块，用于获取所述电机的同步控制频率信息；
[0036]
占空比调制信息获取模块，用于根据所述频率补偿信息和所述同步控制频率信息确定所述电机的占空比调制信息，以控制所述电机工作。
[0037]
第三方面，本发明提供了一种电机控制系统，包括电驱动系统和控制器，所述控制器用于执行第一方面中任一所述的电驱动系统的同步调制方法。
[0038]
第四方面，本发明提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使处理器执行时实现如第一方面中任一所述的电驱动系统的同步调制方法。
[0039]
本发明实施例的技术方案，提供一种电驱动系统的同步调制方法、装置、电机控制系统及介质，电驱动系统包括电机，同步调制方法包括：获取电机的当前实际电压角度信息；获取电机的电压角度优化信息；根据当前实际电压角度信息和电压角度优化信息确认电机的频率补偿信息；获取电机的同步控制频率信息；根据频率补偿信息和同步控制频率信息确定电机的占空比调制信息，以控制电机工作。以电压角度为控制目标进行同步调制控制，提高电机控制的转矩精度和电驱动系统的效率。
[0040]
应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特
征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。
附图说明
[0041]
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0042]
图1为本发明实施例提供的一种电驱动系统的同步调制方法的流程结构示意图；
[0043]
图2为本发明实施例提供的一种电机转速与电机扭矩之间的关系图；
[0044]
图3为本发明实施例提供的一种电驱动系统的结构示意图；
[0045]
图4为本发明实施例提供的另一种电驱动系统的同步调制方法的流程结构示意图；
[0046]
图5为本发明实施例提供的另一种电驱动系统的同步调制方法的流程结构示意图；
[0047]
图6为本发明实施例提供的另一种电驱动系统的同步调制方法的流程结构示意图；
[0048]
图7为本发明实施例提供的一种电机同步调制的结构示意图；
[0049]
图8为本发明实施例提供的另一种电驱动系统的同步调制方法的流程结构示意图；
[0050]
图9为本发明实施例提供的另一种电驱动系统的同步调制方法的流程结构示意图；
[0051]
图10为本发明提供的一种电驱动系统的同步调制装置的结构示意图；
[0052]
图11为本发明提供的一种电机控制系统的结构示意图。
具体实施方式
[0053]
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。
[0054]
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明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。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
[0055]
图1为本发明实施例提供的一种电驱动系统的同步调制方法的流程结构示意图，本实施例可适用于电机控制情况，该方法可以由电驱动系统的同步调制装置来执行，该电
驱动系统的同步调制装置可以采用硬件和/或软件的形式实现，该电驱动系统的同步调制装置可配置于电机驱动系统中。如图1所示，电驱动系统包括电机；
[0056]
同步调制方法包括：
[0057]
s101，获取电机的当前实际电压角度信息。
[0058]
其中，电压角度信息为输出的电压矢量在扇区上输出的角度，获取在当前电机转速下，电机的实际电压角度信息，由于电机的转速是实时变化的，则对应的电机的实际电压角度信息也是变化的。
[0059]
s102，获取电机的电压角度优化信息。
[0060]
其中，电压角度优化信息即为预计下一次输出的电压角度信息，以保证电机调制过程中电压角度的平滑切换。当电机进行转速切换过程中，对应的电压角度是变化的，图2为本发明实施例提供的一种电机转速与电机扭矩之间的关系图，图2中spd代表电机转速，trq代表电机扭矩。对于恒功率区，电机转速越大，对应的电机的扭矩越小，响应速度越慢，进而在下一个输出的电压角度与预计输出的电压角度之间存在一定的偏差，进而难以保证电机按照预设的电压角度进行稳态工作。
[0061]
s103，根据当前实际电压角度信息和电压角度优化信息确认电机的频率补偿信息。
[0062]
其中，根据当前实际电压角度信息和电压角度优化信息可以利用滑膜控制原理计算得到电机的频率补偿信息，即当前实际电压角度与下一次预计输出的电压角度之间的偏差，该偏差通过频率量进行补偿。
[0063]
s104，获取电机的同步控制频率信息。
[0064]
其中，电驱动系统可以根据滑模公式s＝c∫θdv+θ；其中，电驱动系统可以根据滑模公式s＝c∫θdv+θ；电压角度-角速度公式角速度-控制频率公式其中，θ为电压角度，ω为电机电角速度，f为同步控制频率信息，n为同步调制同步数，ε为正数，c为调试参数，p为电极对数，sgn(s)为关于滑模面s的符号参数可根据上述公式确定同步控制频率，通过引入滑膜控制，滑膜控制具有调节参数少，响应速度快，且对扰动存在很强的抑制能力，可以在电机运转动态过程中，根据电驱动系统当前的状态，例如偏差及其各阶导数等，有目的地不断变化，以使得电驱动系统按照预定状态进行工作，即减少电机的转矩波动，保证系统的工作效率，减少损耗。
[0065]
可选的，同步控制频率信息f满足：
[0066][0067]
其中，n为同步调制同步数，θ为电压角度，ε为正数，c为调试参数，p为电极对数，sgn(s)为关于滑模面s的符号参数。
[0068]
其中，同步控制频率信息可以利用滑膜控制和电压角度之间的对应关系进行确认，进而可以利用同步控制频率信息，保证电机的正常进行。
[0069]
s105，根据频率补偿信息和同步控制频率信息确定电机的占空比调制信息，以控制电机工作。
[0070]
其中，图3为本发明实施例提供的一种电驱动系统的结构示意图，如图3所示，电驱动系统100包括依次电连接的转矩电流转换模块101、电流处理器102、第一坐标转换模块103、脉冲调制电路104、三相逆变器105、电机106、电流传感器107和第二坐标转换模块108，电机106的具体工作原理为向电驱动系统输入转矩te时，通过转矩电流转换模块101根据转矩te输出旋转坐标系下的电流(即q轴电流iq和d轴电流id)至电流处理器102，电流处理器102分别根据iq和id输出uq和ud至第一坐标变换模块，通过第一坐标变换模块103将旋转坐标系下的电压(即q轴电压uq和d轴电压ud)转换成静止坐标系下的电压(即α轴电压uα和β轴电压uβ)并输出至脉宽调制电路104，脉宽调制电路104调节uα和uβ的脉宽，三相逆变器接收外部的母线电压ude,并通过三相逆变器105根据调节脉宽的uα和uβ输出三相电压信号至电机106的输入端，电流传感器107采集电机输出的三相电流，并通过第二坐标转换模块108将三相电流(ia、ib、ic)转换成旋转坐标系下的电流信号(即q轴电流iq-ref、d轴电流id-ref)，该电流信号作为反馈信号传输至电流处理器中，电流处理器102根据反馈的电流信号(q轴电流iq-ref、d轴电流id-ref)和输入电流信号(即根据输入转矩te输出的q轴电流iq和d轴电流id)调节输出信号，使得反馈的电流信号与输入电流信号相等，从而使电机106正常工作。本发明中电驱动系统100对频率补偿信息和同步控制频率信息进行分析计算后确定电机106的占空比调制信息，以使得三相逆变器105接收新的占空比调制信息，三相逆变器105根据该占空比调制信息调节输出至电机106的以新占空比调节后的三相电压，进而对电机106的工作状态的调节，保证电机106以电压角度优化信息进行运转，进而使得电机106正常运转。
[0071]
本发明实施例通过对当前实际电压角度信息和电压角度优化信息确认电机的频率补偿信息，并确定同步控制频率信息，进而通过频率补偿信息和同步控制频率信息确定电机的占空比调制信息，以使占空比调制信息控制电机工作，降低电机转矩波动，保证在恒功率区对电机进行同步调制效果，进而提高电驱动系统的效率。
[0072]
可选的，图4为本发明实施例提供的另一种电驱动系统的同步调制方法的流程结构示意图，如图4所示，同步调制方法包括：
[0073]
s201,获取电机的电机转子位置信息和当前电压角度信息。
[0074]
其中，获取当前电机运行中电机转子位置信息和以及对应的电压角度信息，由于电机的转速处于实时变化的状态，便于反映当前电机的实时运行状态，保证后续调节效果。
[0075]
s202,获取电机的目标电压角度信息。
[0076]
其中，获取当前电机运行状态下的电机的目标电压角度信息，即在上一次电机的电压角度和电机转速下，预计输出的下一次的电机的电压角度。
[0077]
s203,根据电机转子位置信息、当前电压角度信息和目标电压角度信息确定电机的当前实际单元角度信息。
[0078]
其中，利用当前的电机转子位置信息、当前电压角度信息和预设的目标角度电压角度信息获取在当前电机转速下，电机的实际电压角度信息，由于电机的转速是实时变化的，则对应的电机的实际电压角度信息也是变化的，利用目标电压角度信息对电机当前的实际角度进行确认，进而保证后续电机同步调制的精准度。
[0079]
s204,获取电机的当前实际电压角度信息。
[0080]
s205,获取电机的电压角度优化信息。
[0081]
s206,根据当前实际电压角度信息和电压角度优化信息确认电机的频率补偿信息。
[0082]
s207,获取电机的同步控制频率信息。
[0083]
s208，根据频率补偿信息和同步控制频率信息确定电机的占空比调制信息，以控制电机工作。
[0084]
本发明实施例通过对,获取电机的电机转子位置信息、当前电压角度信息和目标电压角度信息确定当前实际电压角度信息，根据当前实际电压角度信息和电压角度优化信息确认电机的频率补偿信息，并确定同步控制频率信息，进而通过频率补偿信息和同步控制频率信息确定电机的占空比调制信息，以使占空比调制信息控制电机工作，保证对电机进行同步调制效果，进而提高电驱动系统的效率。
[0085]
可选的，图5为本发明实施例提供的另一种电驱动系统的同步调制方法的流程结构示意图，如图5所示，同步调制方法包括：
[0086]
s301，获取电机的当前实际电压角度信息。
[0087]
s302，获取电机的目标电压角度信息。
[0088]
其中，获取当前电机运行状态下的电机的目标电压角度信息，即在上一次电机的电压角度和电机转速下，预计输出的下一次的电机的电压角度，便于后续根据目标电压角度信息和当前时间电压角度信息确定当前电压角度与下一次输出的电压角度之间的角度偏差，进而根据角度偏差进行相应补偿，保证电机的同步调节。
[0089]
s303，获取电机的角度偏移量信息。
[0090]
其中，角度偏移量信息为预设角度数值，角度偏移量信息中电压角度的数值小于电压角度优化信息中电压角度的数值，角度偏移量信息随着电极机转速的变化而变化，适当的角度偏移量信息，使其对目标电压角度信息进行适当进行校正。
[0091]
s304，根据目标电压角度信息和角度偏移量信息确定电压角度优化信息。
[0092]
其中，利用角度偏移量信息对目标电压角度信息进行补偿，进而得到电压角度优化信息，同时角度偏差量信息的引入，提高电机同步调制的效果，保证电机控制鲁棒性。
[0093]
s305，获取电机的电压角度优化信息。
[0094]
s306，根据当前实际电压角度信息和电压角度优化信息确认电机的频率补偿信息。
[0095]
s307，获取电机的同步控制频率信息。
[0096]
s308，根据频率补偿信息和同步控制频率信息确定电机的占空比调制信息，以控制电机工作。
[0097]
本发明实施例通过引入角度偏差量信息优化目标电压角度信息确定电压角度优化信息，提高电机控制鲁棒性，根据当前实际电压角度信息和电压角度优化信息确认电机的频率补偿信息，并确定同步控制频率信息，进而通过频率补偿信息和同步控制频率信息确定电机的占空比调制信息，控制电机工作，保证对电机进行同步调制效果，进而提高电驱动系统的效率。
[0098]
可选的，图6为本发明实施例提供的另一种电驱动系统的同步调制方法的流程结构示意图，如图6所示，同步调制方法包括：
[0099]
s401，获取电机的当前实际电压角度信息。
[0100]
s402，获取电机的电压角度预设值。
[0101]
其中，在电机转速变化过程中，需要根据当前电压角度对下一次电机的电压角度进行确定，电压角度预设值即根据当前电压角度，预计的电机下一次的电压角度，进而保证电机同步调制效果。
[0102]
s403，获取电机的同步调制同步数。
[0103]
其中，根据电机的转速的不同对应选择不同的电机的同步调制同步数，同步调制同步数为电机的一个同步调制周期内需要调节次数，图7为本发明实施例提供的一种电机同步调制的结构示意图，如图7所示，示例性的，当同步调制同步数为9，扇区为6个时，则一个扇区内需要调节的次数为1.5；当同步调制同步数为12，扇区为6个时，则一个扇区内需要调节的次数为2.
[0104]
s404，根据电压角度预设值和同步调制同步数确定目标电压角度信息。
[0105]
其中，根据电压角度预设值和同步调制同步数确定目标电压角度信息，尽可能保证目标角度信息的精准，进而保证后续电机调节的精度。
[0106]
s405，获取电机的目标电压角度信息。
[0107]
s406，获取电机的角度偏移量信息。
[0108]
s407，根据目标电压角度信息和角度偏移量信息确定电压角度优化信息。
[0109]
s408，获取电机的电压角度优化信息。
[0110]
s409，根据当前实际电压角度信息和电压角度优化信息确认电机的频率补偿信息。
[0111]
s410，获取电机的同步控制频率信息。
[0112]
s411，根据频率补偿信息和同步控制频率信息确定电机的占空比调制信息，以控制电机工作。
[0113]
本发明实施例通过电压角度预设值和同步调制同步数确定目标电压角度信息，根据不同的电压角度预设值选择不同的同步调制同步数，保证目标电压角度信息确定的精度，进而保证控制电机工作，保证对电机进行同步调制效果，进而提高电驱动系统的效率。
[0114]
可选的，图8为本发明实施例提供的另一种电驱动系统的同步调制方法的流程结构示意图，如图8所示，同步调制方法包括：
[0115]
s501，获取电机的当前实际电压角度信息。
[0116]
s502，获取电机的电压角度优化信息。
[0117]
s503，当前实际电压角度信息和电压角度优化信息进行减法运算，确定电机的频率补偿信息。
[0118]
其中，电压角度优化信息为下一次输出的电压角度，确保电机转速变化下，电机的同步调制效果，利用当前实际电压角度信息和电压角度优化信息进行减法运算，确定电机的频率补偿信息，即获取根据当前的实际电压角度信息需要调节的电压角度信息，确保下一次输出的电压角度的精度，减少调节误差，进而确保后续滑膜控制过程中根据频率补偿信息确定输出电机的三相电压的占空比，保证以电压角度作为控制目标的电机同步调制效果。
[0119]
s504，获取电机的同步控制频率信息。
[0120]
s505，根据频率补偿信息和同步控制频率信息确定电机的占空比调制信息，以控
制电机工作。
[0121]
本发明实施例通过根据当前实际电压角度信息和电压角度优化信息进行减法运算，并结合滑膜控制确定电机的频率补偿信息，并确定同步控制频率信息，进而通过频率补偿信息和同步控制频率信息确定电机的占空比调制信息，控制电机工作，保证对电机进行同步调制效果，进而提高电驱动系统的效率。
[0122]
可选的，图9为本发明实施例提供的另一种电驱动系统的同步调制方法的流程结构示意图，如图9所示，同步调制方法包括：
[0123]
s601，获取电机的当前实际电压角度信息。
[0124]
s602，获取电机的电压角度优化信息。
[0125]
s603，当前实际电压角度信息和电压角度优化信息进行减法运算，确定电机的频率补偿信息。
[0126]
s604，获取电机的同步控制频率信息。
[0127]
s605，频率补偿信息和同步控制频率信息进行求和运算，确定电机的占空比调制信息，以控制电机工作。
[0128]
其中，对频率补偿信息和同步控制频率信息进行求和运算，确定电机的占空比调制信息，进而确定匹配下一次输出的电压角度，对应输出占空比调制信息，以控制电机以新的三相电压占空比进行工作。
[0129]
本发明实施例通过频率补偿信息和同步控制频率信息进行求和运算确定电机的占空比调制信息，控制电机工作，保证对电机进行同步调制效果，进而提高电驱动系统的效率
[0130]
图10为本发明提供的一种电驱动系统的同步调制装置的结构示意图，如图2和10所示，电驱动系统100包括电连接的三相逆变器105和电机106；
[0131]
同步调制装置包括：
[0132]
当前实际电压角度信息获取模块201，用于获取电机的当前实际电压角度信息；
[0133]
电压角度优化信息获取模块202，用于获取电机的电压角度优化信息；
[0134]
频率补偿信息确认模块203，用于根据当前实际电压角度信息和电压角度优化信息确认电机的频率补偿信息；
[0135]
同步控制频率信息获取模块204，用于获取电机的同步控制频率信息；
[0136]
占空比调制信息获取模块205，用于根据频率补偿信息和同步控制频率信息确定电机的占空比调制信息，以控制电机工作。
[0137]
本发明实施例所提供的同步调制装置可执行本发明任意实施例所提供的同步调制方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。
[0138]
图11为本发明提供的一种电机控制系统的结构示意图，如图11所示，电机控制系统200包括电驱动系统100和控制器101，控制器用于执行上述实施例中任一所述的电驱动系统的同步调制方法。
[0139]
本发明提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机指令，计算机指令用于使处理器执行时实现如第一方面中任一所述的电驱动系统的同步调制方法。
[0140]
在本发明的上下文中，计算机可读存储介质可以是有形的介质，其可以包含或存
储以供指令执行系统、装置或设备使用或与指令执行系统、装置或设备结合地使用的计算机程序。计算机可读存储介质可以包括但不限于电子的、磁性的、光学的、电磁的、红外的、或半导体系统、装置或设备，或者上述内容的任何合适组合。备选地，计算机可读存储介质可以是机器可读信号介质。机器可读存储介质的更具体示例会包括基于一个或多个线的电气连接、便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、可擦除可编程只读存储器(eprom或快闪存储器)、光纤、便捷式紧凑盘只读存储器(cd-rom)、光学储存设备、磁储存设备、或上述内容的任何合适组合。
[0141]
值得注意的是，上述同步调制装置的实施例中，所包括的各个模块只是按照功能逻辑进行划分的，但并不局限于上述的划分，只要能够实现相应的功能即可；另外，各功能单元的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本发明的保护范围。
[0142]
上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。