[發明專利]一種輪轂電機控制器電流重構系統及方法

有效

• 申請號: 202010612840.9
• 申請日: 2020-06-30
• 公開（公告）號: CN111769776B
• 公開（公告）日: 2023-04-28
• 發明（設計）人: 萬清;宋錦
• 申請（專利權）人: 中科芯集成電路有限公司
• 主分類號: H02P21/14
• 分類號: H02P21/14;H02P27/08
• 代理公司: 無錫派爾特知識產權代理事務所(普通合伙) 32340
• 代理人: 楊立秋

本發明公開一種輪轂電機控制器電流重構系統及方法，屬于電機控制技術領域，包括矢量控制環模塊、相電流采樣與重構模塊、角度檢測模塊、驅動模塊以及電機；其中，所述矢量控制環模塊根據外部輸入的調速信號、所述相電流采樣與重構模塊的相線電流信號和所述角度檢測模塊的角度位置信號，產生6路PWM驅動信號至所述驅動模塊；所述驅動模塊向所述電機提供運行時的電壓和電流換向回路；所述角度檢測模塊捕獲所述電機的位置信息，提供換向依據；所述相電流采樣與重構模塊用于對相線電流進行采集和重構。

技術領域

本發明涉及電機控制技術領域，特別涉及一種輪轂電機控制器電流重構系統及方法。

背景技術

輪轂電機在電動自行車上的應用是一種典型的案例，而輪轂電機控制器多采用閉環矢量控制方式。矢量控制過程中需要實時檢測轉子位置信息和采集相線電流。為了節約成本，輪轂電機控制器多采用基于MOS內阻的電阻采樣方式，在MOS管下管導通時，對電流進行采樣。根據電機控制理論，同一時刻流過電機的三相電流和為零，因此只需采集兩相電流，便可以計算出三相電流。而現代控制技術將矢量控制算法固化到微處理器中，來實現對電機控制的目的。

相線電流的準確度對電機運行效果至關重要，而基于MOS內阻的電阻采樣方式，需要在MOS下橋臂導通時進行采樣，MOS管的導通和關斷需要一定時間，加上微處理器ADC采樣亦需要一定的時間。因此，存在一定的區域，將無法采集到電流，一般的處理方式是，采用降低調制比或降低PWM頻率的方式，來保證相線電流能夠準確采到，這樣就降低了電壓輸出，使得電機無法在全速范圍內運行。因此，單電阻采樣方式得到廣泛的研究，但單電阻采樣需要在一個控制周期中采集兩次電流數據，對微處理處理速度的要求非常高。

發明內容

本發明的目的在于提供一種輪轂電機控制器電流重構系統及方法，以解決目前當MOS管導通時間小于相線電流采樣時間而無法采集到電流時，采用降低調制比或降低PWM頻率的方式降低了電壓輸出，使得電機無法在全速范圍內運行的問題。

為解決上述技術問題，本發明提供一種輪轂電機控制器電流重構系統，包括矢量控制環模塊、相電流采樣與重構模塊、角度檢測模塊、驅動模塊以及電機；其中，

所述矢量控制環模塊根據外部輸入的調速信號、所述相電流采樣與重構模塊的相線電流信號和所述角度檢測模塊的角度位置信號，產生6路PWM驅動信號至所述驅動模塊；

所述驅動模塊向所述電機提供運行時的電壓和電流換向回路；

所述角度檢測模塊捕獲所述電機的位置信息，提供換向依據；

所述相電流采樣與重構模塊用于對相線電流進行采集和重構。

可選的，所述矢量控制環模塊根據調速信號、相線電流信號和角度位置信號，經過Clark、Park、逆Park、逆Clark變換，計算出所需相導通時間，并借助微處理器產生6路PWM驅動信號。

可選的，所述相電流采樣與重構模塊采用MOS內阻的方式對相線電流進行采樣，根據相導通時間和ADC的電流采樣時間，將采樣分為采集兩相電流、采集一相電流和不采集電流；根據分類將采集到的電流進行重構得到所述矢量控制環模塊所需的相線電流。

本發明還提供了一種輪轂電機控制器電流重構方法，包括：

根據相導通時間和電流采樣時間對電流采樣進行分類；

對相電流進行重構。

可選的，根據相導通時間和電流采樣時間對電流采樣進行分類包括：

情況1：如果相導通時間大于兩路相電流采樣時間，根據扇區號采集對應的兩相電流；

情況2：如果相導通時間大于一路相電流采樣時間，根據扇區號采集對應的一相電流；

情況3：如果相導通時間不足以滿足電流采樣時間，不對相電流進行采樣。