一种电机驱动与储能功率复用的切换控制方法与流程

本发明涉及数字处理，特别是指一种电机驱动与储能功率复用的切换控制方法。

背景技术：

1、数字处理涉及对电机指令、母线电压、相电流、转子位置、储能电池电压及荷电状态等数据进行采集、运算、判定和控制，其核心事项包括运行状态识别、功率流向确定、开关器件导通次序设定、脉宽调制信号生成及切换条件判断，通常通过比较采样数据、预设阈值和运行指令，确定开关器件的导通组合、占空比及接触器动作顺序，其中，传统电机驱动与储能功率复用的切换控制是指同一功率变换电路在电机驱动与储能充放电状态之间转换功率回路和控制指令，其针对电机绕组、储能电池、直流母线、逆变桥开关管及接触器的连接关系，通常根据启停指令、相电流、母线电压及电池端电压确定切换时刻，依次停止脉宽调制信号、判断电流阈值、断开当前接触器、延时后接通目标接触器，并重新设定开关管驱动顺序、电流给定值和占空比。

2、现有技术主要依靠停止脉宽调制、比较相电流与母线电压、断开当前接触器及延时接通目标接触器完成切换，导致停止驱动后未结合各相电流方向组织续流路径，绕组残余能量释放过程缺少主动约束，接触器动作时仍存在支路电流，容易引发触点拉弧、母线电压突升及器件电压应力增大，同时目标接触器接通时刻主要由固定延时决定，接触器线圈响应、触点弹跳、机械迟滞及预充速度受温度、老化和负载变化影响，固定等待时间难以准确代表真实通断状态，例如电机侧触点尚未完全分离便接通储能侧回路，容易形成回路重叠，预充不足便接通主支路，则会产生较大冲击电流并缩短接触器寿命。

技术实现思路

1、为了解决现有技术存在的技术问题，本发明实施例提供了一种电机驱动与储能功率复用的切换控制方法，包括以下步骤：

2、s1：采集三相绕组电流、接触器触点两端电压、功率支路电流、接触器线圈电流及直流母线电压，计算零电流阈值、关断电流参考范围、接触器端电压阈值、母线电压上限、预充电流阈值范围及预充电压阈值范围，生成阈值参数表；

3、s2：采集三相绕组电流、直流母线电压及储能电池端电压，基于阈值参数表，比较三相电流绝对值及两端电压关系，按电流方向选择六桥臂逆变桥和对应反并联二极管，生成栅极驱动序列；

4、s3：根据栅极驱动序列控制六桥臂逆变桥导通，监测三相绕组电流及直流母线电压，判断各相绕组电流处于关断电流参考范围且直流母线电压未超过母线电压上限，生成电机侧接触器断开使能信号；

5、s4：基于电机侧接触器断开使能信号与阈值参数表，切断电机侧接触器线圈，监测接触器线圈电流、触点两端电压及电机侧支路电流，发现电机侧接触器处于断开状态后接通储能侧预充接触器，监测预充接触器线圈电流、触点两端电压、预充支路电流、储能电池端电压及直流母线电压，判断预充接触器处于闭合状态、预充支路电流处于预充电流阈值范围且两端电压差处于预充电压阈值范围，生成储能侧主接触器闭合使能信号；

6、s5：基于储能侧主接触器闭合使能信号接通主接触器，确认主支路导通后切断预充接触器，判断预充支路电流归零后，生成储能功率复用运行信号。

7、作为本发明的进一步方案，所述s1的具体步骤为：

8、s101：采集三相绕组电流、接触器触点两端电压、功率支路电流、接触器线圈电流及直流母线电压，按照同一采样时刻对五类信号编号排列，将三相绕组电流转换为绝对值，将接触器触点两端电压转换为压差值，在连续采样周期内计算各项数值最大值、最小值、均值及相邻采样差值最大值，按信号名称建立数值序列，生成运行统计量；

9、s102：基于运行统计量，选取三相绕组电流绝对值最小值及相邻采样差值最大值并求和，计算零电流阈值，将其负值和正值设为关断电流参考范围下限和上限，选取接触器触点压差最小值与相邻采样差值最大值之和作为接触器端电压阈值，将直流母线电压最大值与相邻采样差值最大值之和作为母线电压上限，得到断开参数组；

10、s103：调用断开参数组与运行统计量，选取功率支路电流的最小值和最大值，采集储能电池端电压及直流母线电压，计算同一采样时刻的储能电池端电压与直流母线电压之差的绝对值，并选取所述差值绝对值的最小值和最大值，计算两项预充阈值范围，将功率支路电流的最小值和最大值分别设为预充电流阈值范围下限和上限，将所述差值绝对值的最小值和最大值分别设为预充电压阈值范围下限和上限，按名称与数值写入断开参数组及两项预充阈值范围，生成阈值参数表。

11、作为本发明的进一步方案，所述相邻采样差值最大值方式为：按照采样时刻先后次序，分别计算同一信号中当前采样值与前一采样值之差的绝对值，并从一个连续采样周期对应的全部绝对差值中选取最大值，将最大值作为对应监测信号的波动补偿量。

12、作为本发明的进一步方案，所述s2的具体步骤为：

13、s201：采集三相绕组电流、直流母线电压及储能电池端电压，按同一采样时刻排列a相、b相、c相绕组电流值与两项电压值，将电流由逆变桥流向绕组记为1、反向电流记为负1、零值记为0，对各相电流取绝对值，将直流母线电压减去储能电池端电压，计算三相电流绝对值、电流方向码及端电压差值，生成电参量数组；

14、s202：基于电参量数组与阈值参数表，读取三相电流绝对值、电流方向码、端电压差值及零电流阈值，比较各相电流绝对值与零电流阈值，不大于零电流阈值时将对应相状态记为0，大于零电流阈值时保留电流方向码，再将端电压差值与零值对照，正值、负值、零值依次记为1、-1、0，按采样时刻排列各项编码，得到电流电压判据码。

15、作为本发明的进一步方案，基于所述电流电压判据码，按a相、b相、c相的上桥臂和下桥臂次序建立六位栅极位序，分别读取各相状态码与端电压关系码；

16、当相状态码为1或-1时，选取反并联二极管正向导通方向与对应绕组电流方向一致的桥臂作为所选桥臂，并将同一相的另一桥臂作为互补桥臂；

17、当端电压关系码为1时，将所选桥臂状态位置1、互补桥臂状态位置0；当端电压关系码为-1时，将所选桥臂状态位置0、互补桥臂状态位置1；

18、当端电压关系码为0时，将所选桥臂状态位和互补桥臂状态位均置0；

19、当相状态码为0时，将对应相的上桥臂状态位和下桥臂状态位均置0，且同一相的上桥臂状态位和下桥臂状态位不同时为1，按采样时刻排列六位状态，生成栅极驱动序列。

20、作为本发明的进一步方案，所述s3的具体步骤为：

21、s301：根据栅极驱动序列控制六桥臂逆变桥导通，按a相上桥臂、a相下桥臂、b相上桥臂、b相下桥臂、c相上桥臂、c相下桥臂次序读取六位状态，判断各状态值是否等于1，等于1时向对应桥臂栅极驱动端写入导通电平，不等于1时写入关断电平，按桥臂次序记录六个电平值，将采样时刻与六个电平值对应排列，生成桥臂导通状态量；

22、s302：基于桥臂导通状态量对应采样时刻，监测三相绕组电流及直流母线电压，同步记录a相绕组电流值、b相绕组电流值、c相绕组电流值及直流母线电压值，计算三相绕组电流绝对值，将各相电流绝对值与对应采样时刻排列，将直流母线电压值与对应采样时刻排列，按a相、b相、c相及直流母线次序汇集，得到绕组母线量值组。

23、作为本发明的进一步方案，根据所述绕组母线量值组与阈值参数表，读取各相电流绝对值、直流母线电压值、关断电流参考范围及母线电压上限，判断三相电流绝对值是否均位于关断电流参考范围且直流母线电压是否未超过母线电压上限，四项条件均成立时将使能位写为1，任一条件不成立时将使能位写为0，按采样时刻排列使能位，生成电机侧接触器断开使能信号。

24、作为本发明的进一步方案，所述s4的具体步骤为：

25、s401：基于电机侧接触器断开使能信号与阈值参数表，切断电机侧接触器线圈，监测接触器线圈电流、触点两端电压及电机侧支路电流，读取零电流阈值与接触器端电压阈值，判断线圈电流绝对值与支路电流绝对值均不大于零电流阈值且触点两端电压绝对值不小于接触器端电压阈值，条件成立记为1，不成立记为0，生成电机侧断开状态值；

26、s402：基于电机侧断开状态值，读取状态位，状态位为1时接通储能侧预充接触器，监测预充接触器线圈电流、触点两端电压、预充支路电流、储能电池端电压及直流母线电压，计算线圈电流绝对值、触点两端电压绝对值、预充支路电流绝对值及储能电池端电压与直流母线电压差值绝对值，按采样时刻排列四项数值，得到回路监测量组；

27、s403：调用回路监测量组与阈值参数表，判断线圈电流绝对值大于零电流阈值、触点两端电压绝对值不大于接触器端电压阈值、预充支路电流绝对值位于预充电流阈值范围、电池母线电压差值绝对值位于预充电压阈值范围，四项均成立写入1，任一项不成立写入0，按采样时刻排列写入值，生成储能侧主接触器闭合使能信号。

28、作为本发明的进一步方案，所述储能侧主接触器闭合使能信号的生成还包括：对四项判断条件的成立结果进行连续计数，在相邻采样时刻的四项判断条件均成立时递增计数值，在任一判断条件不成立时清零计数值，并在计数值达到预设确认次数后将储能侧主接触器闭合使能信号置为有效状态。

29、作为本发明的进一步方案，所述s5的具体步骤为：

30、s501：基于储能侧主接触器闭合使能信号接通主接触器，监测主接触器线圈电流及触点电压，调用阈值参数表中零电流阈值与接触器端电压阈值，判断线圈电流绝对值大于零电流阈值且触点电压绝对值不大于接触器端电压阈值，两项均成立时导通位记为1，任一项不成立时导通位记为0，将导通位按采样时刻排列，生成主支路导通状态值；

31、s502：基于主支路导通状态值，读取状态位，状态位为1时切断预充接触器线圈，监测预充接触器线圈电流、触点电压及预充支路电流，按同一采样时刻记录三项数值，计算线圈电流绝对值、触点电压绝对值及预充支路电流绝对值，将三项绝对值与采样时刻对应排列，得到预充断开量值组；

32、s503：调用预充断开量值组与阈值参数表，读取线圈电流绝对值、触点电压绝对值、预充支路电流绝对值、零电流阈值及接触器端电压阈值，判断线圈电流绝对值不大于零电流阈值、触点电压绝对值不小于接触器端电压阈值且预充支路电流绝对值不大于零电流阈值，三项均成立时运行位写为1，其余写为0，生成储能功率复用运行信号。

33、与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：

34、本发明中，通过同一采样时刻对三相绕组电流、触点压差、支路电流、线圈电流及母线电压进行对应排列，提取最大值、最小值、均值及相邻采样差值最大值，并以实际波动量补偿零电流阈值、关断电流范围、接触器端电压阈值及母线电压上限，使切换判据贴合当前电气状态，减少采样波动造成的误判，依据三相电流幅值、流向及电池与母线电压关系，对六个桥臂和反并联二极管的续流方向进行逐相选择，为绕组剩余电流建立受控释放路径，使三相电流在接触器断开前进入关断范围，同时限制母线电压抬升，电机侧断开状态由线圈电流、触点压差及支路电流共同确认，预充状态由线圈电流、触点压差、预充电流及电池母线压差共同确认，并通过连续采样计数排除瞬时抖动，主接触器导通后再切断预充接触器，并以线圈断电、触点分离及预充支路电流归零作为运行条件，降低带流分断、触点拉弧、主回路冲击及接触器误动作风险，提升功率回路切换的安全性、准确性和连续性。