CN110829931B - 一种电机制动方法和微控制器 - Google Patents

一种电机制动方法和微控制器 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种电机制动方法和微控制器，该电机制动方法包括：N1：在接收到制动指令时，判断电机的运行状态是否位于弱磁区，如果是，则执行N2，否则，执行N3；N2：调控直轴的参考电流至零，并基于直轴的参考电流与采集到的估算电流，确定出第一PWM波占空比，并为电机输入具有第一PWM波占空比的信号，并执行N1；N3：调控交轴的参考电流至一个预设的负分量，并基于调控后的预设的负分量与采集到的估算电流，确定出第二PWM波占空比，并为电机输入具有第二PWM波占空比的信号，直至电机停止运行。本发明提供的方案为电机输入相反的力矩制动电机，避免直流母线电压升高，能够保证电机制动正常。

Description

一种电机制动方法和微控制器
技术领域
本发明涉及电器控制技术领域，特别涉及一种电机制动方法和微控制器。
背景技术
家电如洗衣机、冰箱、空调等，均需要借助电机运行。为了让高速运行的电机快速降速或者停止，需要对电机进行制动。在现有的制动方式，主要是将大量的机械能转化成电能。能量反馈到母线上，造成直流母线电压迅速上升，严重者甚至击穿母线电容，造成电机控制异常。
发明内容
本发明实施例提供了一种电机制动方法和微控制器，通过为电机输入相反的力矩制动电机，避免直流母线电压升高，能够保证电机制动正常。
第一方面，本发明实施例提供了一种电机制动方法，包括：
N1：在接收到制动指令时，判断所述电机的运行状态是否位于弱磁区，如果是，则执行N2，否则，执行N3；
N2：调控直轴的参考电流至零，并基于所述直轴的参考电流与采集到的估算电流，确定出第一PWM波占空比，并为所述电机输入具有所述第一PWM波占空比的信号，并执行N1；
N3：调控交轴的参考电流至一个预设的负分量，并基于调控后的所述预设的负分量与采集到的估算电流，确定出第二PWM波占空比，并为所述电机输入具有所述第二PWM波占空比的信号，直至电机停止运行。
优选地，
所述判断所述电机的运行状态是否位于弱磁区，包括：
判断所述电机的直轴参考电流是否小于0，如果是，则确定所述电机的运行状态位于弱磁区，否则，确定所述电机的运行状态位于非弱磁区。
优选地，
所述基于所述直轴的参考电流与采集到的估算电流，确定出第一PWM波占空比，包括：
利用直轴参考电流零与直轴估算电流进行PI运算得到第一直轴电压，交轴参考电流与交轴估算电流进行PI运算得到第一交轴电压；
所述第一直轴电压和所述第一交轴电压分别经过反PARK变换得到第一α轴电压和第一β轴电压；
根据所述第一α轴电压和所述第一β轴电压，确定出所述第一PWM波占空比。
优选地，
所述基于调控后的所述预设的负分量与采集到的估算电流，确定出第二PWM波占空比，包括：
利用直轴参考电流与直轴估算电流进行PI运算得到第二直轴电压，利用所述预设的负分量与交轴估算电流进行PI运算得到第二交轴电压；
所述第二直轴电压和所述第二交轴电压分别经过反PARK变换得到第二α轴电压和第二β轴电压；
根据所述第二α轴电压和所述第二β轴电压，确定出所述第二PWM波占空比。
优选地，
所述预设的负分量为-3～-2A。
第二方面，本发明提供一种微控制器，包括：判断单元和调控单元，其中，
所述判断单元，用于在接收到制动指令时，判断所述电机的运行状态是否位于弱磁区，如果是，则向所述调控单元发送第一触发指令，否则，向所述调控单元发送第二触发指令；
所述调控单元，用于在接收到所述判断单元发送的第一触发指令时，调控直轴的参考电流至零，并基于所述直轴的参考电流与采集到的估算电流，确定出第一PWM波占空比，并为所述电机输入具有所述第一PWM波占空比的信号；在接收到所述判断单元发送的第二触发指令时，调控交轴的参考电流至一个预设的负分量，并基于调控后的所述预设的负分量与采集到的估算电流，确定出第二PWM波占空比，并为所述电机输入具有所述第二PWM波占空比的信号。
优选地，
所述判断单元，用于判断所述电机的直轴参考电流是否小于0，如果是，则确定所述电机的运行状态位于弱磁区，否则，确定所述电机的运行状态位于非弱磁区。
优选地，
所述调控单元，包括：PI运算电路、反PARK变换电路以及信号确定子单元，其中，
所述PI运算电路，用于利用直轴参考电流零与直轴估算电流进行PI运算得到第一直轴电压，交轴参考电流与交轴估算电流进行PI运算得到第一交轴电压；
所述反PARK变换电路，用于将所述PI运算电路运算得到的所述第一直轴电压和所述第一交轴电压分别经过反PARK变换得到第一α轴电压和第一β轴电压；
所述信号确定子单元，用于根据所述反PARK变换电路得到的所述第一α轴电压和所述第一β轴电压，确定出所述第一PWM波占空比。
优选地，
所述PI运算电路，用于利用直轴参考电流与直轴估算电流进行PI运算得到第二直轴电压，利用所述预设的负分量与交轴估算电流进行PI运算得到第二交轴电压；
所述反PARK变换电路，用于将所述PI运算电路运算得到的所述第二直轴电压和所述第二交轴电压分别经过反PARK变换得到第二α轴电压和第二β轴电压；
所述信号确定子单元，用于根据所述反PARK变换电路得到的所述第二α轴电压和所述第二β轴电压，确定出所述第二PWM波占空比。
优选地，所述预设的负分量为-3～-2A。
本发明实施例提供了一种电机制动方法和微控制器，该电机制动方法通过执行N1至N3：N1：在接收到制动指令时，判断所述电机的运行状态是否位于弱磁区，如果是，则执行N2，否则，执行N3；N2：调控直轴的参考电流至零，并基于所述直轴的参考电流与采集到的估算电流，确定出第一PWM波占空比，并为所述电机输入具有所述第一PWM波占空比的信号，并执行N1；N3：调控交轴的参考电流至一个预设的负分量，并基于调控后的所述预设的负分量与采集到的估算电流，确定出第二PWM波占空比，并为所述电机输入具有所述第二PWM波占空比的信号，直至所述电机停止运行。通过上述过程可为电机输入负力矩，使电机快速降速，同时制动过程中电机的母线电压、电流维持在正常范围，避免直流母线电压升高，能够保证电机制动正常。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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。
图1是本发明一实施例提供的一种电机制动方法的流程图；
图2是本发明一实施例提供的一种电机制动控制的部分结构示意图；
图3是本发明一实施例提供的一种微控制器的结构示意图；
图4是本发明一实施例提供的一种微控制器的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，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的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明实施例提供了一种电机制动方法，该电机制动方法具体可包括：
步骤101：在接收到制动指令时，判断电机的运行状态是否位于弱磁区，如果是，则执行步骤102，否则，执行步骤103；
步骤102：调控直轴的参考电流至零，并基于直轴的参考电流与采集到的估算电流，确定出第一PWM波占空比，并为电机输入具有第一PWM波占空比的信号，并执行步骤101；
步骤103：调控交轴的参考电流至一个预设的负分量，并基于调控后的预设的负分量与采集到的估算电流，确定出第二PWM波占空比，并为电机输入具有第二PWM波占空比的信号，直至电机停止运行。
在图1所示的实施例中，通过执行上述步骤101至步骤103，可为电机输入负力矩，使电机快速降速，同时制动过程中电机的母线电压、电流维持在正常范围，避免直流母线电压升高，能够保证电机制动正常。
其中，弱磁区是指电机的一种运行状态，在电机高速运行时为了使电机速度达到更高需要开启弱磁。比如，运行冰箱的压缩机在运行转速为1000转/min、2000转/min，无需弱磁，在电机转速需要达到4500转/min，则需要开弱磁，以使电机转速达到4500转/min。弱磁区一个特性即为直轴参考电流为负值，即在直轴参考电流为负值时，则确定电机在弱磁区。
则上述步骤101的具体实施方式可为，判断所述电机的直轴参考电流是否小于0，如果是，则确定所述电机的运行状态位于弱磁区，否则，确定所述电机的运行状态位于非弱磁区。
步骤102的具体实施方式可包括，利用直轴参考电流Id1 *＝0与直轴估算电流Id1进行PI运算得到第一直轴电压Vd1，交轴参考电流Iq1 *(Iq1 *为不小于0的值)与交轴估算电流Iq1进行PI运算得到第一交轴电压Vq1；
所述第一直轴电压Vd1和所述第一交轴电压Vq1分别经过反PARK变换得到第一α轴电压Vα1和第一β轴电压Vβ1；
根据所述第一α轴电压Vα1和所述第一β轴电压Vβ1，确定出所述第一PWM波占空比。
在弱磁控制区，当使直轴参考电流快速为0时，母线电压会有一定的提升，此时需要将母线电压限制在设定的最高电压范围之内。
步骤103的具体实施方式可包括，利用直轴参考电流Id2 *(该Id2 *为不小于0的值)与直轴估算电流Id2进行PI运算得到第二直轴电压Vd2，利用所述预设的负分量Iq2 *与交轴估算电流Iq2进行PI运算得到第二交轴电压Vq2；
所述第二直轴电压Vd2和所述第二交轴电压Vq2分别经过反PARK变换得到第二α轴电压Vα2和第二β轴电压Vβ2；
根据所述第二α轴电压Vα2和所述第二β轴电压Vβ2，确定出所述第二PWM波占空比。
如图2所示，在步骤102将直轴参考电流调整为Id *＝0后，步骤103将交轴的参考电流至一个预设的负分量-Iq *，利用直轴参考电流Id *＝0与直轴估算电流Id进行PI运算得到直轴电压Vd，利用所述预设的负分量-Iq *与交轴估算电流Iq进行PI运算得到交轴电压Vq；
所述直轴电压Vd和所述交轴电压Vq分别经过反PARK变换得到α轴电压Vα和β轴电压Vβ；
根据所述α轴电压Vα和所述β轴电压Vβ，确定出所述PWM波占空比。
上述PI运算可采用现有的应用于电机上的PI运算电路实现；反PARK变换可采用现有的应用于电机上的反PARK变换电路实现，在此不再赘述。
在本发明一个实施例中，为了能够更好地制动电机，预设的负分量为-3～-2A。通过调节交轴的参考电流来调节转矩的大小，从而调节电机制动的快慢，交轴的参考电流的绝对值越大，电机制动越快。
值得说明的是，在图2中，Motor指示为电机，SVPWM指示为电机输入具有PWM波占空比的SVPWM信号。
本发明实施例采用的电机制动方法与传统的设置减速度制动的方法相比，其制动时长减少10s左右。
如图3所示，本发明实施例提供一种微控制器，包括：判断单元301和调控单元302，其中，
所述判断单元301，用于在接收到制动指令时，判断所述电机的运行状态是否位于弱磁区，如果是，则向所述调控单元302发送第一触发指令，否则，向所述调控单元302发送第二触发指令；
所述调控单元302，用于在接收到所述判断单元发送的第一触发指令时，调控直轴的参考电流至零，并基于所述直轴的参考电流与采集到的估算电流，确定出第一PWM波占空比，并为所述电机输入具有所述第一PWM波占空比的信号；在接收到所述判断单元301发送的第二触发指令时，调控交轴的参考电流至一个预设的负分量，并基于调控后的所述预设的负分量与采集到的估算电流，确定出第二PWM波占空比，并为所述电机输入具有所述第二PWM波占空比的信号。
在本发明一个实施例中，判断单元301，用于判断所述电机的直轴参考电流是否小于0，如果是，则确定所述电机的运行状态位于弱磁区，否则，确定所述电机的运行状态位于非弱磁区。
如图4所示，在本发明另一实施例中，调控单元302，包括：PI运算电路3021、反PARK变换电路3022以及信号确定子单元3023，其中，
所述PI运算电路3021，用于利用直轴参考电流零与直轴估算电流进行PI运算得到第一直轴电压，交轴参考电流与交轴估算电流进行PI运算得到第一交轴电压；
所述反PARK变换电路3022，用于将所述PI运算电路3021运算得到的所述第一直轴电压和所述第一交轴电压分别经过反PARK变换得到第一α轴电压和第一β轴电压；
所述信号确定子单元3023，用于根据所述反PARK变换电路3022得到的所述第一α轴电压和所述第一β轴电压，确定出所述第一PWM波占空比。
在本发明另一实施例中，所述PI运算电路3021，用于利用直轴参考电流与直轴估算电流进行PI运算得到第二直轴电压，利用所述预设的负分量与交轴估算电流进行PI运算得到第二交轴电压；
所述反PARK变换电路3022，用于将所述PI运算电路3021运算得到的所述第二直轴电压和所述第二交轴电压分别经过反PARK变换得到第二α轴电压和第二β轴电压；
所述信号确定子单元3023，用于根据所述反PARK变换电路3022得到的所述第二α轴电压和所述第二β轴电压，确定出所述第二PWM波占空比。
在本发明一个实施例中，所述预设的负分量为-3～-2A。
本发明各个实施例至少具有如下有益效果：
1、在本发明实施例中，通过执行N1至N3：N1：在接收到制动指令时，判断所述电机的运行状态是否位于弱磁区，如果是，则执行N2，否则，执行N3；N2：调控直轴的参考电流至零，并基于所述直轴的参考电流与采集到的估算电流，确定出第一PWM波占空比，并为所述电机输入具有所述第一PWM波占空比的信号，并执行N1；N3：调控交轴的参考电流至一个预设的负分量，并基于调控后的所述预设的负分量与采集到的估算电流，确定出第二PWM波占空比，并为所述电机输入具有所述第二PWM波占空比的信号，直至所述电机停止运行。通过上述过程可为电机输入负力矩，使电机快速降速，同时制动过程中电机的母线电压、电流维持在正常范围，避免直流母线电压升高，能够保证电机制动正常。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个······”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同因素。
本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储在计算机可读取的存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质中。
最后需要说明的是：以上所述仅为本发明的较佳实施例，仅用于说明本发明的技术方案，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种电机制动方法，其特征在于，包括：
N1：在接收到制动指令时，判断所述电机的运行状态是否位于弱磁区，如果是，则执行N2，否则，执行N3；
N2：调控直轴的参考电流至零，并基于所述直轴的参考电流与采集到的估算电流，确定出第一PWM波占空比，并为所述电机输入具有所述第一PWM波占空比的信号，并执行N1；
N3：调控交轴的参考电流至一个预设的负分量，并基于调控后的所述预设的负分量与采集到的估算电流，确定出第二PWM波占空比，并为所述电机输入具有所述第二PWM波占空比的信号，直至电机停止运行；
所述基于调控后的所述预设的负分量与采集到的估算电流，确定出第二PWM波占空比，包括：
利用直轴参考电流与直轴估算电流进行PI运算得到第二直轴电压，利用所述预设的负分量与交轴估算电流进行PI运算得到第二交轴电压；
所述第二直轴电压和所述第二交轴电压分别经过反PARK变换得到第二α轴电压和第二β轴电压；
根据所述第二α轴电压和所述第二β轴电压，确定出所述第二PWM波占空比；
其中，所述直轴参考电流为不小于0的值。
2.根据权利要求1所述的电机制动方法，其特征在于，所述判断所述电机的运行状态是否位于弱磁区，包括：
判断所述电机的直轴参考电流是否小于0，如果是，则确定所述电机的运行状态位于弱磁区，否则，确定所述电机的运行状态位于非弱磁区。
3.根据权利要求1所述的电机制动方法，其特征在于，所述基于所述直轴的参考电流与采集到的估算电流，确定出第一PWM波占空比，包括：
利用直轴参考电流与直轴估算电流进行PI运算得到第一直轴电压，交轴参考电流与交轴估算电流进行PI运算得到第一交轴电压；其中，所述直轴参考电流为零；
所述第一直轴电压和所述第一交轴电压分别经过反PARK变换得到第一α轴电压和第一β轴电压；
根据所述第一α轴电压和所述第一β轴电压，确定出所述第一PWM波占空比。
4.根据权利要求1至3任一所述的电机制动方法，其特征在于，
所述预设的负分量为-3～-2A。
5.一种微控制器，其特征在于，包括：判断单元和调控单元，其中，
所述判断单元，用于在接收到制动指令时，判断电机的运行状态是否位于弱磁区，如果是，则向所述调控单元发送第一触发指令，否则，向所述调控单元发送第二触发指令；
所述调控单元，用于在接收到所述判断单元发送的第一触发指令时，调控直轴的参考电流至零，并基于所述直轴的参考电流与采集到的估算电流，确定出第一PWM波占空比，并为所述电机输入具有所述第一PWM波占空比的信号；在接收到所述判断单元发送的第二触发指令时，调控交轴的参考电流至一个预设的负分量，并基于调控后的所述预设的负分量与采集到的估算电流，确定出第二PWM波占空比，并为所述电机输入具有所述第二PWM波占空比的信号；
所述调控单元，包括：PI运算电路、反PARK变换电路以及信号确定子单元，其中，
所述PI运算电路，用于利用直轴参考电流与直轴估算电流进行PI运算得到第二直轴电压，利用所述预设的负分量与交轴估算电流进行PI运算得到第二交轴电压；
所述反PARK变换电路，用于将所述PI运算电路运算得到的所述第二直轴电压和所述第二交轴电压分别经过反PARK变换得到第二α轴电压和第二β轴电压；
所述信号确定子单元，用于根据所述反PARK变换电路得到的所述第二α轴电压和所述第二β轴电压，确定出所述第二PWM波占空比；
其中，所述直轴参考电流为不小于0的值。
6.根据权利要求5所述的微控制器，其特征在于，
所述判断单元，用于判断所述电机的直轴参考电流是否小于0，如果是，则确定所述电机的运行状态位于弱磁区，否则，确定所述电机的运行状态位于非弱磁区。
7.根据权利要求5所述的微控制器，其特征在于，所述调控单元，包括：PI运算电路、反PARK变换电路以及信号确定子单元，其中，
所述PI运算电路，用于利用直轴参考电流与直轴估算电流进行PI运算得到第一直轴电压，交轴参考电流与交轴估算电流进行PI运算得到第一交轴电压；其中，所述直轴参考电流为零；
所述反PARK变换电路，用于将所述PI运算电路运算得到的所述第一直轴电压和所述第一交轴电压分别经过反PARK变换得到第一α轴电压和第一β轴电压；
所述信号确定子单元，用于根据所述反PARK变换电路得到的所述第一α轴电压和所述第一β轴电压，确定出所述第一PWM波占空比。
8.根据权利要求5至7任一所述的微控制器，其特征在于，
所述预设的负分量为-3～-2A。
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