一种电机转矩估算方法、系统、设备及存储介质与流程

本技术涉及电机控制，尤其涉及一种电机转矩估算方法、系统、设备及存储介质。

背景技术：

1、随着新能源汽车和工业驱动系统的发展，电机转矩的准确估算对车辆动力响应、驾驶平顺性和系统安全具有重要意义。在电机控制中，通常需要根据电流、电压、转速等信号实时计算电机输出转矩，以用于转矩控制、故障诊断和整车协调。

2、现有技术中，通常采用静态查表结合电压模型法进行转矩估算。具体而言，提取当前d轴电流、q轴电流与转速，查取离线标定好的d轴电感、q轴电感和永磁磁链映射表，再代入经典三相转矩公式计算估算转矩。然而，当电机运行工况在稳态与瞬态之间变化时，稳态转矩估算模型与瞬态转矩估算模型给出的结果存在差异。若在两种模型之间采用硬阈值直接切换，会在切换点附近产生转矩突变，形成转矩台阶，导致输出转矩不连续，影响驾驶平顺性，并可能对传动系统造成冲击。

技术实现思路

1、针对上述问题，本技术提供了一种电机转矩估算方法、系统、设备及存储介质，包括以下内容：

2、第一方面，本技术提供了一种电机转矩估算方法，该方法包括：

3、获取电机的稳态转矩估算值和电机的瞬态转矩估算值，所述稳态转矩估算值和所述瞬态转矩估算值由不同的预设转矩估算模型分别得到；

4、根据所述电机的运行参数的变化率，计算所述电机的瞬态状态因子；

5、根据所述瞬态状态因子，通过预设的平滑加权函数计算融合权重；

6、根据所述融合权重对所述电机的稳态转矩估算值和所述电机的瞬态转矩估算值进行加权融合，得到所述电机的最终转矩估算值。

7、可选的，所述获取电机的稳态转矩估算值包括：

8、根据所述电机的定子温度确定修正后的定子电阻；

9、根据所述修正后的定子电阻、所述电机的定子电流在d轴和q轴的分量、所述电机的定子电压在d轴和q轴的分量以及所述电机的电角速度，通过有功功率平衡转矩模型计算所述电机的稳态转矩估算值；

10、所述有功功率平衡转矩模型用于将逆变器输入有功功率减去定子铜损后除以所述电机的电角速度，得到所述电机的稳态转矩估算值。

11、可选的，所述获取电机的瞬态转矩估算值包括：

12、根据上一控制周期的磁链观测值和基础电感反推计算观测电流；

13、将所述观测电流与所述电机的定子电流在d轴和q轴的分量对应作差，得到电流偏差；

14、将所述电流偏差乘以反馈增益后加入基于电压方程的欧拉积分更新，得到当前控制周期的磁链观测值；

15、根据所述当前控制周期的磁链观测值和所述电机的定子电流在d轴和q轴的分量计算所述电机的瞬态转矩估算值；

16、所述反馈增益对应的闭环反馈采用龙伯格闭环观测、滑模观测或扩展卡尔曼滤波。

17、可选的，所述方法还包括：

18、在所述电机的电角速度的绝对值小于转速安全阈值的情况下，将所述融合权重设置为1，以完全采用所述电机的瞬态转矩估算值作为所述电机的最终转矩估算值；

19、或者，在所述电机的电角速度的绝对值小于所述转速安全阈值的情况下，根据预先标定的电流与转矩映射关系输出所述电机的最终转矩估算值。

20、可选的，所述根据所述融合权重对所述电机的稳态转矩估算值和所述电机的瞬态转矩估算值进行加权融合，得到所述电机的最终转矩估算值包括：

21、将所述融合权重作为所述电机的瞬态转矩估算值的权重，将1与所述融合权重之差作为所述电机的稳态转矩估算值的权重；

22、将所述电机的瞬态转矩估算值与所述融合权重的乘积，加上所述电机的稳态转矩估算值与所述1与所述融合权重之差的乘积，得到所述电机的最终转矩估算值。

23、可选的，所述根据所述电机的运行参数的变化率，计算所述电机的瞬态状态因子包括：

24、所述运行参数的变化率为所述电机的定子电流在d轴和q轴的分量随时间的变化率、电压指令变化率或转矩指令变化率；

25、分别计算所述电机的定子电流在d轴的分量随时间的变化率和在q轴的分量随时间的变化率；

26、将所述d轴的分量随时间的变化率的平方与所述q轴的分量随时间的变化率的平方之和的平方根，作为所述电机的瞬态状态因子。

27、可选的，所述根据所述瞬态状态因子，通过预设的平滑加权函数计算融合权重包括：

28、所述预设的平滑加权函数为s型激活函数、双曲正切函数或分段多项式插值函数；

29、将所述瞬态状态因子输入所述预设的平滑加权函数，所述预设的平滑加权函数以中心阈值和平滑斜率为参数；

30、所述预设的平滑加权函数在所述瞬态状态因子小于所述中心阈值时输出趋近于零的融合权重，在所述瞬态状态因子大于所述中心阈值时输出趋近于一的融合权重。

31、第二方面，本技术提供了一种电机转矩估算系统，该系统包括：

32、转矩估算值获取模块，用于获取电机的稳态转矩估算值和电机的瞬态转矩估算值，所述稳态转矩估算值和所述瞬态转矩估算值由不同的预设转矩估算模型分别得到；

33、瞬态状态因子计算模块，用于根据所述电机的运行参数的变化率，计算所述电机的瞬态状态因子；

34、融合权重计算模块，用于根据所述瞬态状态因子，通过预设的平滑加权函数计算融合权重；

35、转矩融合模块，用于根据所述融合权重对所述电机的稳态转矩估算值和所述电机的瞬态转矩估算值进行加权融合，得到所述电机的最终转矩估算值。

36、可选的，所述转矩估算值获取模块包括稳态转矩获取单元，所述稳态转矩获取单元用于：

37、根据所述电机的定子温度确定修正后的定子电阻；

38、根据所述修正后的定子电阻、所述电机的定子电流在d轴和q轴的分量、所述电机的定子电压在d轴和q轴的分量以及所述电机的电角速度，通过有功功率平衡转矩模型计算所述电机的稳态转矩估算值；

39、所述有功功率平衡转矩模型用于将逆变器输入有功功率减去定子铜损后除以所述电机的电角速度，得到所述电机的稳态转矩估算值。

40、可选的，所述转矩估算值获取模块包括瞬态转矩获取单元，所述瞬态转矩获取单元用于：

41、根据上一控制周期的磁链观测值和基础电感反推计算观测电流；

42、将所述观测电流与所述电机的定子电流在d轴和q轴的分量对应作差，得到电流偏差；

43、将所述电流偏差乘以反馈增益后加入基于电压方程的欧拉积分更新，得到当前控制周期的磁链观测值；

44、根据所述当前控制周期的磁链观测值和所述电机的定子电流在d轴和q轴的分量计算所述电机的瞬态转矩估算值；

45、所述反馈增益对应的闭环反馈采用龙伯格闭环观测、滑模观测或扩展卡尔曼滤波。

46、可选的，所述系统还包括低速回退模块，所述低速回退模块用于：

47、在所述电机的电角速度的绝对值小于转速安全阈值的情况下，将所述融合权重设置为1，以完全采用所述电机的瞬态转矩估算值作为所述电机的最终转矩估算值；

48、或者，在所述电机的电角速度的绝对值小于所述转速安全阈值的情况下，根据预先标定的电流与转矩映射关系输出所述电机的最终转矩估算值。

49、可选的，所述转矩融合模块包括：

50、权重分配单元，用于将所述融合权重作为所述电机的瞬态转矩估算值的权重，将1与所述融合权重之差作为所述电机的稳态转矩估算值的权重；

51、加权求和单元，用于将所述电机的瞬态转矩估算值与所述融合权重的乘积，加上所述电机的稳态转矩估算值与所述1与所述融合权重之差的乘积，得到所述电机的最终转矩估算值。

52、可选的，所述瞬态状态因子计算模块包括：

53、变化率确定单元，用于确定所述运行参数的变化率为所述电机的定子电流在d轴和q轴的分量随时间的变化率、电压指令变化率或转矩指令变化率；

54、分量变化率计算单元，用于分别计算所述电机的定子电流在d轴的分量随时间的变化率和在q轴的分量随时间的变化率；

55、状态因子计算单元，用于将所述d轴的分量随时间的变化率的平方与所述q轴的分量随时间的变化率的平方之和的平方根，作为所述电机的瞬态状态因子。

56、可选的，所述融合权重计算模块包括：

57、函数确定单元，用于确定所述预设的平滑加权函数为s型激活函数、双曲正切函数或分段多项式插值函数；

58、函数输入单元，用于将所述瞬态状态因子输入所述预设的平滑加权函数，所述预设的平滑加权函数以中心阈值和平滑斜率为参数；

59、权重输出单元，用于通过所述预设的平滑加权函数在所述瞬态状态因子小于所述中心阈值时输出趋近于零的融合权重，在所述瞬态状态因子大于所述中心阈值时输出趋近于一的融合权重。

60、第三方面，本技术提供了一种设备，所述设备包括存储器和处理器，所述存储器用于存储指令或代码，所述处理器用于执行所述指令或代码，以使所述设备执行前述第一方面任一实现方式中介绍的电机转矩估算方法。

61、第四方面，本技术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中存储有代码，当所述代码被运行时，运行所述代码的设备实现前述第一方面任一实现方式中介绍的电机转矩估算方法。

62、本技术提供了一种电机转矩估算方法。通过获取由不同预设转矩估算模型分别得到的稳态转矩估算值和瞬态转矩估算值，并根据电机的运行参数的变化率计算瞬态状态因子，再根据瞬态状态因子通过预设的平滑加权函数计算融合权重，最后根据融合权重对稳态转矩估算值和瞬态转矩估算值进行加权融合，得到最终转矩估算值。由于瞬态状态因子能够反映当前工况的动态剧烈程度，而平滑加权函数能够根据瞬态状态因子的变化连续输出融合权重，因此最终转矩估算值在稳态与瞬态之间过渡时不会发生突变。与现有技术中采用硬阈值切换的方式相比，本技术通过连续变化的融合权重将两个转矩估算值进行加权融合，使输出转矩在模型交接过程中保持连续和平滑，从而避免转矩台阶，提高驾驶平顺性。