CN115955060A

CN115955060A - 提高大功率轮缘电机小电流运行电流分辨率的方法及系统

Info

Publication number: CN115955060A
Application number: CN202310111771.7A
Authority: CN
Inventors: 蒋哲; 虞冠杰; 张驰; 乔海; 陈进华; 杨桂林
Original assignee: Ningbo Institute of Material Technology and Engineering of CAS
Current assignee: Ningbo Institute of Material Technology and Engineering of CAS
Priority date: 2023-02-14
Filing date: 2023-02-14
Publication date: 2023-04-11

Abstract

本发明公开了一种提高大功率轮缘电机小电流运行电流分辨率的方法及系统，该方法包括：为轮缘电机的第i相绕组L_i设置电流检测传感器组DCU_i，所述电流检测传感器组DCU_i包括n个电流检测传感器DCU_i1、DCU_i2、……、DCU_in，且所述n个电流检测传感器的量程各不相同，其中1≤i≤m，且m≥3，n≥2；通过n个电流检测传感器DCU_i1、DCU_i2、……、DCU_in检测轮缘电机第i相绕组L_i内的电流值，并将检测到的绕组L_i内的电流值传给轮缘电机驱动器；轮缘电机驱动器根据检测到的绕组Li内的电流值对轮缘电机进行控制。本发明实现了轮缘电机在巡航时的电流分辨率的提高，从而进一步实现了对谐波电流的抑制，降低了电磁噪声，满足了轮缘电机的噪声指标。

Description

提高大功率轮缘电机小电流运行电流分辨率的方法及系统

技术领域

本发明涉及一种轮缘电机的控制方法，特别涉及一种提高大功率轮缘电机小电流运行时的电流分辨率的方法及系统，属于电机控制技术领域。

背景技术

推进电机驱动器控制轮缘电机运行，需要检测电机的三相电流，以实现控制器对轮缘电机的精确控制。由于常规的三相电机只需要检测三相电流，或是检测三相电流中的两相即可，所以常规驱动器一般只有两个电流传感器或是三个电流传感器。但是无论采用三个还是两个电流传感器，每相绕组最多只有一个电流传感器，一般轮缘电机的功率都比较大，电流也比较大，电流传感器要保证可以检测到电机绕组中的最大电流。而一般电流信息需要通过A/D模块进行转换，将模拟量转换为数字量，当数字量的位数确定时，电流传感器需要检测到的绕组电流越大，电流的分辨率会越低。当轮缘电机在巡航运行时，由于电流一般只有满量程的一半左右，因此分辨率和满量程工作时一致，分辨率较低。另一方面电机绕组中的谐波电流，会产生电磁噪声，导致轮缘电机在巡航运行时噪声超标，因此需要通过对绕组电流的控制，以减低谐波电流的含量，但是当电流传感器分辨率不够时，是无法对低于分辨率的电流进行控制的，从而造成轮缘电机的谐波电流无法抑制，最终导致电机噪声指标无法满足需求。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种提高大功率轮缘电机小电流运行电流分辨率的方法及系统，通过在每相绕组上分别采用两组或多组不同量程的电流传感器，并通过在不同运行工况下的无缝切换，实现了轮缘电机在巡航时的电流分辨率的提高，从而进一步实现了对谐波电流的抑制，降低了电磁噪声，满足了轮缘电机的噪声指标。

为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：

本发明的一个方面提供了一种提高大功率轮缘电机小电流运行电流分辨率的方法，其包括：

为轮缘电机的第i相绕组L_i设置电流检测传感器组DCU_i，所述电流检测传感器组DCU_i包括n个电流检测传感器DCU_i1、DCU_i2、……、DCU_in，且所述n个电流检测传感器的量程各不相同，其中1≤i≤m，且m≥3，n≥2；

通过n个电流检测传感器DCU_i1、DCU_i2、……、DCU_in检测轮缘电机第i相绕组L_i内的电流值，并将检测到的绕组L_i内的电流值传给轮缘电机驱动器；

轮缘电机驱动器根据检测到的绕组L_i内的电流值对轮缘电机进行控制。

在一个实施例中，绕组L_i内的n个不同量程的电流检测传感器对应于轮缘电机的不同运行工况，分别用于检测轮缘电机在不同工况下运行时的电流值。

在一个实施例中，电流检测传感器DCU₁₁、DCU₂₁、……、DCU_m1的量程一致，电流检测传感器DCU_1n、DCU_2n、DCU_mn的量程一致。

在一个实施例中，如果轮缘电机最大绕组电流为I₁，巡航时速等级为1时绕组电流为I₂，巡航时速等级为2时绕组电流为I₃，巡航时速等级为n-1时绕组电流为I_n，且I₁≥I₂≥……≥I_n，那么电流检测传感器DCU₁₁、DCU₂₁、DCU₃₁、……、DCU_m1的量程的上限值≥I₁，I₁≥DCU₁₂、DCU₂₂、DCU₃₂、……、DCU_m2的量程的上限值≥I₂，I_n-1≥DCU_1n、DCU_2n、DCU_3n、……、DCU_mn的量程的上限值≥I_n。

在一个实施例中，检测绕组电流的电流检测传感器包括闭环霍尔电流传感器、开环霍尔电流传感器、采样电阻电流检测器、分流器电流检测器中的一种或多种，且不限于此。

本发明的另一个方面提供了一种提高大功率轮缘电机小电流运行电流分辨率的系统，所述系统包括轮缘电机驱动器、轮缘电机、轮缘电机相绕组连接线，以及电流检测传感器；

所述轮缘电机的第i相绕组L_i设置有电流检测传感器组DCU_i，所述电流检测传感器组DCU_i包括n个电流检测传感器DCU_i1、DCU_i2、……、DCU_in，且所述n个电流检测传感器的量程各不相同，其中1≤i≤m，且m≥3，n≥2；

所述n个电流检测传感器DCU_i1、DCU_i2、……、DCU_in用于检测轮缘电机第i相绕组L_i内的电流值，并将检测到的绕组L_i内的电流值传给轮缘电机驱动器；

所述轮缘电机驱动器根据检测到的绕组L_i内的电流值对轮缘电机进行控制。

在一个实施例中，所述电流检测传感器包括闭环霍尔电流传感器、开环霍尔电流传感器、采样电阻电流检测器、分流器电流检测器中的一种或多种，且不限于此。

与现有技术相比，本发明的优点至少包括：通过在每相绕组上分别采用两组或多组不同量程的电流检测传感器，分别对应轮缘电机在不同工况下运行时的电流值，实现了轮缘电机在巡航时的电流分辨率的提高，从而可以进一步实现了对谐波电流的抑制，降低了电磁噪声，满足了轮缘电机的噪声指标。

附图说明

图1是本发明提出的一种提高大功率轮缘电机小电流运行电流分辨率的系统的电路框图；

图2是本发明提出的另一种提高大功率轮缘电机小电流运行电流分辨率的系统的电路框图；

图3是本发明提出的又一种提高大功率轮缘电机小电流运行电流分辨率的系统的电路框图。

具体实施方式

鉴于现有技术中的不足，本案发明人经长期研究和大量实践，得以提出本发明的技术方案。本发明的目的是提供一种在轮缘电机每相绕组上分别采用两个或者多个不同量程的电流检测传感器对绕组电流进行检测的电路，实现提高大功率轮缘电机小电流运行时的电流分辨率。

如下将对该技术方案、其实施过程及原理等作进一步的解释说明。

在本发明的一个较为典型的实施方式中，如图1所示的电路框图，一种提高大功率轮缘电机小电流运行电流分辨率的系统由轮缘电机驱动器、轮缘电机、电机相绕组连接线以及绕组电流传感器组成。U1为轮缘电机驱动器除电流检测外的其余部分；L1、L2、L3为电机的三相绕组连接线，M为轮缘电机，并通过L1、L2、L3三相绕组连接线与驱动器U1相连；DCU11、DCU12为检测绕组L1内的电流值的电流检测传感器，DCU21、DCU22为检测绕组L2内的电流值的电流检测传感器，DCU31、DCU32为检测绕组L3内的电流值的电流检测传感器，电流检测传感器将获得的电流采样值传给驱动器U1，驱动器U1根据检测到的绕组内的电流值对电机M进行控制。

进一步地，在上述实施方式中，电流检测传感器DCU11、DCU21、DCU31的量程设置为一致，电流检测传感器DCU12、DCU22、DCU32的量程设置为一致，如果电机最大绕组电流为I1，巡航时绕组电流为I2，且I1≥I2，那么电流检测传感器DCU11、DCU21、DCU31的量程的上限值≥I1，I1≥电流检测传感器DCU12、DCU22、DCU32的量程的上限值≥I2。

在本发明的又一实施方式中，如图2所示的电路框图，U1为轮缘电机驱动器除电流检测外的其余部分；L1、L2、L3为电机的三相绕组连接线，M为轮缘电机，并通过L1、L2、L3三相绕组连接线与驱动器U1相连；DCU11、DCU12、……、DCU1n（n≥2）为检测绕组L1内的电流值的电流检测传感器，DCU21、DCU22、……、DCU2n（n≥2）为检测绕组L2内的电流值的电流检测传感器，DCU31、DCU32、……、DCU3n（n≥2）为检测绕组L3内的电流值的电流传感器，电流传感器将获得电流采样值传给驱动器U1，驱动器U1根据检测到的绕组内的电流值对电机M进行控制。

进一步地，在上述实施方式中，电流检测传感器DCU11、DCU21、DCU31的量程一致，电流检测传感器DCU12、DCU22、DCU32的量程一致，电流检测传感器DCU1p、DCU2p、DCU3p（2≤p≤n，n≥2）的量程一致，电流检测传感器DCU1n、DCU2n、DCU3n（n≥2）的量程一致，如果电机最大绕组电流为I1，巡航时速等级为1时绕组电流为I2，巡航时速等级为2时绕组电流为I3，巡航时速等级为n-1时绕组电流为In（n≥2），且I1≥I2≥……≥In（n≥2），那么电流检测传感器DCU11、DCU21、DCU31的量程的上限值≥I1，I1≥电流检测传感器DCU12、DCU22、DCU32的量程的上限值≥I2，In-1≥电流检测传感器DCU1n、DCU2n、DCU3n的量程的上限值≥In。

在本发明的又一实施方式中，如图3所示的电路框图，U1为轮缘电机驱动器除电流检测外的其余部分；L1、L2、L3、……、Lm为电机的相绕组连接线，M为多相轮缘电机，并通过L1、L2、L3、……、Lm相绕组连接线与驱动器U1相连；DCU11、DCU12、……、DCU1n（n≥2）为检测绕组L1内的电流值的电流检测传感器，DCU21、DCU22、……、DCU2n（n≥2）为检测绕组L2内的电流值的电流检测传感器，DCU31、DCU32、……、DCU3n（n≥2）为检测绕组L3内的电流值的电流检测传感器，DCUm1、DCUm2、……、DCUmn（m≥3，n≥2）为检测绕组Lm内的电流值的电流检测传感器。电流传感器将获得电流采样值传给驱动器U1，驱动器U1根据检测到的绕组内的电流值对电机M进行控制。

进一步地，在上述实施方式中，电流检测传感器DCU11、DCU21、DCU31、……、DCUm1（m≥3）的量程一致，电流检测传感器DCU12、DCU22、DCU32、……、DCUm2（m≥3）的量程一致，电流检测传感器DCU1n、DCU2n、DCUmn（m≥3,n≥2）的量程一致，如果电机最大绕组电流为I1，巡航时速等级为1时绕组电流为I2，巡航时速等级为2时绕组电流为I3，巡航时速等级为n-1时绕组电流为In（n≥2），且I1≥I2≥……≥In（n≥2），那么电流检测传感器DCU11、DCU21、DCU31、……、DCUm1的量程的上限值≥I1，I1≥电流检测传感器DCU12、DCU22、DCU32、……、DCUm2的量程的上限值≥I2，In-1≥电流检测传感器DCU1n、DCU2n、DCU3n、……、DCUmn的量程的上限值≥In（m≥3,n≥2）。优选地，电机最大绕组电流与巡航无关，其为电机额定电流或是绕组最大电流，一般不超过额定电流的2倍。上述巡航时速等级1、巡航时速等级2、巡航时速等级n-1一般为等分时速。

在一具体的实施方式中，电流检测传感器DCU11、DCU21、DCU31、……、DCUm1（m≥3）的量程一致，电流检测传感器DCU12、DCU22、DCU32、……、DCUm2（m≥3）的量程一致，且电流检测传感器DCU11、DCU21、DCU31、……、DCUm1的量程上限值大于等于电流检测传感器DCU12、DCU22、DCU32、……、DCUm2的量程上限值。优选地，电流检测传感器DCU11、DCU21、DCU31、……、DCUm1（m≥3）的量程上限值大于等于电机额定电流，最大不超过额定电流的2倍；电流检测传感器DCU12、DCU22、DCU32、……、DCUm2（m≥3）的量程上限值一般根据实际小电流量程的要求设定，一般可以取额定电流的1/n。

进一步地，以上实施方式中，检测绕组电流的电流传感器可以是闭环霍尔电流传感器、开环霍尔电流传感器、采样电阻电流检测、分流器电流检测等。

上述实施例采用在每相绕组上分别采用两组或多组不同量程的电流传感器，分别对应轮缘电机在不同工况下运行时的电流值，实现了轮缘电机在续航时的电流分辨率的提高，从而可以进一步实现了对谐波电流的抑制，降低了电磁噪声，满足了轮缘电机的噪声指标。

应当理解，上述实施例仅为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种提高大功率轮缘电机小电流运行电流分辨率的方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种提高大功率轮缘电机小电流运行电流分辨率的方法，其特征在于，绕组L_i内的n个不同量程的电流检测传感器对应于轮缘电机的不同运行工况，分别用于检测轮缘电机在不同工况下运行时的电流值。

3.根据权利要求1所述的一种提高大功率轮缘电机小电流运行电流分辨率的方法，其特征在于，电流检测传感器DCU₁₁、DCU₂₁、……、DCU_m1的量程一致，电流检测传感器DCU_1n、DCU_2n、DCU_mn的量程一致。

4.根据权利要求3所述的一种提高大功率轮缘电机小电流运行电流分辨率的方法，其特征在于，如果轮缘电机最大绕组电流为I₁，巡航时速等级为1时绕组电流为I₂，巡航时速等级为2时绕组电流为I₃，巡航时速等级为n-1时绕组电流为I_n，且I₁≥I₂≥……≥I_n，则电流检测传感器DCU₁₁、DCU₂₁、DCU₃₁、……、DCU_m1的量程的上限值≥I₁，I₁≥DCU₁₂、DCU₂₂、DCU₃₂、……、DCU_m2的量程的上限值≥I₂，I_n-1≥DCU_1n、DCU_2n、DCU_3n、……、DCU_mn的量程的上限值≥I_n。

5.根据权利要求1所述的一种提高大功率轮缘电机小电流运行电流分辨率的方法，其特征在于，检测绕组电流的电流检测传感器包括闭环霍尔电流传感器、开环霍尔电流传感器、采样电阻电流检测器、分流器电流检测器中的一种或多种。

6.一种提高大功率轮缘电机小电流运行电流分辨率的系统，其特征在于，所述系统包括轮缘电机驱动器、轮缘电机、轮缘电机相绕组连接线，以及电流检测传感器；

7.根据权利要求6所述的一种提高大功率轮缘电机小电流运行电流分辨率的系统，其特征在于，绕组L_i内的n个不同量程的电流检测传感器对应于轮缘电机的不同运行工况，分别用于检测轮缘电机在不同工况下运行时的电流值。

8.根据权利要求6所述的一种提高大功率轮缘电机小电流运行电流分辨率的系统，其特征在于，电流检测传感器DCU₁₁、DCU₂₁、……、DCU_m1的量程一致，电流检测传感器DCU_1n、DCU_2n、DCU_mn的量程一致。

9.根据权利要求8所述的一种提高大功率轮缘电机小电流运行电流分辨率的系统，其特征在于，如果轮缘电机最大绕组电流为I₁，巡航时速等级为1时绕组电流为I₂，巡航时速等级为2时绕组电流为I₃，巡航时速等级为n-1时绕组电流为I_n，且I₁≥I₂≥……≥I_n，则电流检测传感器DCU₁₁、DCU₂₁、DCU₃₁、……、DCU_m1的量程的上限值≥I₁，I₁≥DCU₁₂、DCU₂₂、DCU₃₂、……、DCU_m2的量程的上限值≥I₂，I_n-1≥DCU_1n、DCU_2n、DCU_3n、……、DCU_mn的量程的上限值≥I_n。

10.根据权利要求6所述的一种提高大功率轮缘电机小电流运行电流分辨率的系统，其特征在于，所述电流检测传感器包括闭环霍尔电流传感器、开环霍尔电流传感器、采样电阻电流检测器、分流器电流检测器中的一种或多种。