一种电机方波电流均波优化方法与流程

本发明涉及电机控制，具体而言，涉及一种电机方波电流均波优化方法。

背景技术：

1、随着永磁同步电机在工业驱动、电动工具及新能源汽车等领域的规模化应用，其控制系统的性能要求日益提升。以无刷角磨机为例，其作为典型手持式电动工具，电机的电流控制精度直接影响电机的转矩脉动、噪声水平及温升特性，进而关乎整机的使用寿命与操作舒适性。

2、但是，常规的控制方法多依赖于pi调节器配合脉宽调制技术，通过闭环调节生成驱动信号，受限于调节器带宽与响应速度，导致实际电流波形与给定电流波形存在偏差，影响控制精度。

技术实现思路

1、本发明解决的问题是如何提高电机的控制精度。

2、为解决上述问题，本发明提供一种电机方波电流均波优化方法。

3、第一方面，本发明提供了一种电机方波电流均波优化方法，包括：

4、获取电机的当前电角度扇区对应的运行数据和基础控制参数；

5、根据所述运行数据通过扇区电流均波补偿规则得到补偿量；

6、将所述补偿量和所述基础控制参数进行叠加得到优化方波控制参数。

7、可选地，所述获取电机的当前电角度扇区对应的运行数据和基础控制参数之前，还包括：

8、根据所述当前电角度扇区通过预设的扇区编号匹配规则确定对应的扇区编号，其中，所述扇区编号匹配规则包括电角度扇区和所述扇区编号的一一对应关系；

9、根据所述扇区编号通过预设的逻辑换相映射规则得到对应的功率开关管导通组合，其中，所述逻辑换相映射规则包括扇区编号与所述功率开关管组合的一一对应关系；

10、根据所述功率开关管导通组合生成所述基础控制参数。

11、可选地，所述运行数据包括母线电压、平均电流和电机转速；所述根据所述运行数据通过扇区电流均波补偿规则得到补偿量，包括：

12、根据所述母线电压通过纹波区域分析得到对应的母线纹波区域；

13、根据所述平均电流通过偏差比较得到对应的扇区偏差；

14、基于预设的采样窗口，根据所述电机转速、所述电流信号和所述母线电压通过工况识别得到对应的所述工况增益；

15、根据所述母线纹波区域、所述扇区偏差和所述工况增益通过预设的补偿关系得到所述补偿量。

16、可选地，所述根据所述母线电压通过纹波区域分析得到对应的母线纹波区域，包括：

17、根据所述母线电压通过滑动平均滤波处理得到母线基准电压量；

18、根据所述母线电压和所述母线基准电压的差值得到纹波分量；

19、根据所述纹波分量通过预设的差分关系得到纹波斜率；

20、根据所述纹波分量和所述纹波斜率通过阈值比较得到对应的母线纹波区域。

21、可选地，所述母线纹波区域包括峰值区域、下降区域、谷值区域和上升区域；所述根据所述纹波分量和所述纹波斜率通过阈值比较得到对应的母线纹波区域，包括：

22、当所述纹波分量大于或者等于预设的峰值阈值，且所述纹波斜率的绝对值小于或者等于预设的第一斜率阈值，将所述母线纹波区域判定为峰值区域；

23、当所述纹波分量小于或者等于预设的谷值阈值，且所述纹波斜率的绝对值小于或者等于所述第一斜率阈值，将所述母线纹波区域判定为谷值区域；

24、当所述纹波分量大于所述谷值阈值，且小于所述峰值阈值，根据所述纹波斜率确定所述母线纹波区域。

25、可选地，所述根据所述纹波斜率确定所述母线纹波区域，包括：

26、当所述纹波斜率大于所述第一斜率阈值，将所述母线纹波区域判定为上升区域；

27、当所述纹波斜率小于预设的第二斜率阈值，将所述母线纹波区域判定为下降区域，其中，所述第一斜率阈值为正数，所述第一斜率阈值和所述第二斜率阈值互为相反数。

28、可选地，所述根据所述平均电流通过偏差比较得到对应的扇区偏差，包括：

29、获取所述当前电角度扇区对应的扇区历史平均电流和相邻扇区平均电流；

30、根据所述平均电流和所述相邻扇区平均电流的差值得到相邻偏差；

31、根据所述平均电流和所述扇区历史平均电流的差值得到历史偏差；

32、将所述相邻偏差和所述历史偏差通过加权求和得到所述扇区偏差。

33、可选地，所述根据所述电机转速、所述电流信号和所述母线电压通过工况识别得到对应的所述工况增益，包括：

34、根据所述电机转速通过预设的转速跌落关系得到所述转速跌落率；

35、根据所述平均电流通过预设的电流变化关系得到电流上升率；

36、根据所述母线电压通过预设的电压塌陷关系得到母线电压塌陷率；

37、根据所述转速跌落率、所述电流上升率和所述母线电压塌陷率通过阈值比较确定当前工况状态；

38、根据所述当前工况状态通过预设的补偿增益规则得到对应的所述工况增益，其中，所述补偿增益规则包括工况状态和所述工况增益之间的一一对应关系；

39、所述转速跌落率满足：

40、；

41、所述电流上升率满足：

42、；

43、所述母线电压塌陷率满足：

44、；

45、其中，rω为所述转速跌落率，ω0为所述采样窗口起点的电机转速，ωn为当前电角度扇区对应的所述电机转速，即所述采样窗口终点的电机转速，ωmin为所述采样窗口中的最小电机转速，max（）为取括号中较大值，ri为所述电流上升率，in为当前电角度扇区的所述平均电流，i0为所述采样窗口起点对应的扇区平均电流，n为所述采样窗口中的采样周期数量，ts为采样周期，ru为所述母线电压塌陷率，u0为所述采样窗口起点的母线电压，un为当前电角度扇区的所述母线电压，umin为所述采样窗口中的最小母线电压。

46、可选地，所述补偿关系包括占空比补偿关系、续流比例补偿关系和换相提前角补偿关系；所述补偿量包括占空比补偿量、续流比例补偿量和换相提前角补偿量；根据所述母线纹波区域、所述扇区偏差和所述工况增益通过预设的补偿关系得到所述补偿量，包括：

47、获取所述母线纹波区域对应的占空比修正系数、续流修正系数和换相修正系数；

48、根据所述扇区偏差、所述母线纹波区域和所述工况增益通过所述占空比补偿关系得到所述占空比补偿量。

49、根据所述母线纹波区域和所述工况增益通过所述续流比例补偿关系得到所述续流比例补偿量；

50、根据所述扇区偏差和所述工况增益通过所述换相提前角补偿关系得到所述换相提前角补偿量；

51、所述占空比补偿量满足：

52、；

53、所述续流比例补偿量满足：

54、；

55、所述换相提前角补偿量满足：

56、；

57、其中，dcomp为所述占空比补偿量，fcomp为所述续流比例补偿量，acomp为所述换相提前角补偿量，kd为占空比补偿系数，ku为母线电压补偿系数，kf为续流补偿系数，ka为提前角补偿系数，kω为转速跌落补偿系数，kload为所述工况增益，isec为所述扇区偏差，ibase为预设的电流基准，gbus为所述占空比修正系数，fbus为所述续流修正系数，rω为所述换相修正系数，dmax为占空比补偿量，fmax为续流比例补偿量上限，amax为换相提前角补偿量上限。

58、可选地，该方法还包括：

59、当所述电机的相电流或母线电流大于或者等于预设的限流阈值，停止正向的占空比补偿和换相提前角补偿；

60、当所述母线电压小于预设的欠压警告阈值，根据预设的第一比例降低正向占空比补偿上限；

61、当所述母线电压小于预设的欠压停止阈值，退出均波补偿。

62、当采集的电机温度大于预设的降额温度阈值，根据预设的第二比例降低正向占空比补偿上限；

63、当所述电机温度大于预设的保护停止阈值，进入保护停机状态；

64、当转速等于预设的允许转速上限阈值，停止正向的提前角补偿和占空比补偿。

65、第二方面，本发明提供了一种电机方波电流均波优化装置，包括：

66、获取模块，用于获取电机的当前电角度扇区对应的运行数据和基础控制参数；

67、补偿模块，用于根据所述运行数据通过扇区电流均波补偿规则得到补偿量；

68、优化模块，用于将所述补偿量和所述基础控制参数进行叠加得到优化方波控制参数。

69、第三方面，本发明提供了一种电子设备，包括存储器和处理器；

70、存储器，用于存储计算机程序；

71、处理器，用于当执行计算机程序时，实现如第一方面的电机方波电流均波优化方法。

72、第四方面，本发明提供了一种计算机可读存储介质，存储介质上存储有计算机程序，当计算机程序被处理器执行时，实现如第一方面的电机方波电流均波优化方法。

73、本发明的电机方波电流均波优化方法的有益效果是：通过获取当前电角度扇区对应的运行数据和基础控制参数，能够为后续补偿计算提供与扇区实时工况精确匹配的数据输入，确保补偿动作具有明确的物理依据和时域针对性，避免因数据滞后或失配导致的无效补偿；根据运行数据通过扇区电流均波补偿规则得到补偿量，能够将扇区间的电流不均衡程度量化为具体的修正指令，使补偿输出与当前扇区的实际调节需求精确对应，为后续修正提供可靠的调整依据；将补偿量与基础控制参数叠加得到优化方波控制参数，能够以最小改动的方式将补偿结果嵌入原有控制链路，避免因参数突变引发系统振荡或保护误动作，同时实现补偿效果的平稳输出。通过补偿量的精确计算与平稳叠加，能够显著降低各扇区间的电流不均衡程度，有效抑制母线纹波对输出电流的干扰，从而提升角磨机在切削工况下的转矩平稳性与控制精度，并延长控制器使用寿命。