[發明專利]一種軟硬件相結合的五相永磁同步電機過流控制方法

在審

• 申請號: 202211032946.7
• 申請日: 2022-08-26
• 公開（公告）號: CN115411700A
• 公開（公告）日: 2022-11-29
• 發明（設計）人: 田兵;胡笳頌雨;盧潤澤;周波;魏佳丹;黃旭珍
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: H02H7/085
• 分類號: H02H7/085;H02H1/00
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 熊玉瑋

本發明公開一種軟硬件相結合的五相永磁同步電機過流控制方法，屬于發電、變電或配電的技術領域。每相電流傳感器采集的電流信息通過精密整流電路變成雙脈波直流信號，進而比較雙脈波直流信號和參考信號以產生獨立的過流脈沖信號。五相獨立的過流脈沖信號在比較器的輸出端通過“線與”方式相連以實現脈沖信號融合，并即時封鎖IGBT的驅動信號。配置微控制器相應的I/O口為中斷輸入以快速響應過流脈沖線與信號，此后采用逐脈沖方式封鎖IGBT驅動信號，并在1個開關周期后重新開啟。并在過流脈沖次數達到預設值后，徹底關閉驅動器，標記為一次持續過流事件。本發明簡單可靠，能有效避免誤保護動作。

技術領域

本發明公開一種軟硬件相結合的五相永磁同步電機過流控制方法，采用精密整流電路、比較電路并通過“線與”方式實現電機過流檢測及過流脈沖融合，初步快速封鎖IGBT驅動信號，過流脈沖還以中斷方式反饋至控制器，控制器據此信號采用逐脈沖方式控制電流峰值，由此驅動系統可無擾穿越短時過流(或假過流)事件，屬于發電、變電或配電的技術領域。

背景技術

交通電氣化是近些年在全球范圍內正在發生的一次重大技術變革，當前正在迅速地由電動汽車向電動飛機、電動船舶、電動火車等領域全方位擴展。多相電驅動技術在新一代電氣化交通運輸系統中備受期待，其中，五相永磁同步電機因功率密度高、容錯性能好、振動噪聲小而在上述領域具有廣闊的應用前景。

五相永磁同步電機工作環境通常比較惡劣，易發生轉子堵轉或過載情況，從而出現短路或過流現象，并危害驅動系統安全運行。為了滿足電氣安全的要求，通常需要對電機電流進行單周期控制或限制。針對電機驅動系統的短路或過流事件，常見的電機電流單周期控制技術有閉環反饋控制技術和逐脈沖限流控制技術。閉環反饋控制技術中涉及的閉環電流調節器無法滿足逐周期調制的高響應速度。現有逐脈沖限流控制技術主要分為基于軟件算法實現的逐脈沖限流控制技術和通過硬件實現的逐脈沖限流控制技術。基于軟件算法實現的逐脈沖限流控制技術首先通過軟件檢測過流然后再通過軟件逐脈沖控制，過流檢測的精確度易受采樣噪聲干擾，過流檢測的響應速度受限于數字控制器的處理速度和集成ADC的轉換速率。通過FPGA或CPLD等硬件實現的逐脈沖限流控制技術在提高響應速度的同時增加了成本，較窄的滯環環寬會使IGBT工作在一個非常高的開關頻率，從而造成IGBT器件在短時迅速積累熱量，ADC轉換速率和采樣噪聲水平也是制約可靠性的重要因素。

綜上，本發明旨在提出一種軟硬件相結合的五相永磁同步電機過流控制方法，以克服針對電機驅動系統短路或過流事件的逐脈沖限流控制技術的缺陷。

發明內容

本發明的發明目的是針對上述背景技術的不足，提供一種軟硬件相結合的五相永磁同步電機過流控制方法，通過硬件電路甄別電機過流事件并快速關斷驅動脈沖，通過軟件算法在開關周期尺度上對電流峰值進行控制，更加準確可靠且迅速地實現電機過流保護的發明目的，解決現有針對電機驅動系統過流事件的逐脈沖限流控制技術不能兼顧降低硬件成本和提高響應速度的技術問題。

本發明為實現上述發明目的采用如下技術方案：通過硬件電路甄別電機過流事件并快速關斷驅動脈沖，硬件電路包括：一種檢測五相電機各相輸入交流電流是否過流的過流檢測電路、一種由過流脈沖線與信號和使能/封鎖信號共同控制的過流保護電路。通過一種判斷電機是持續過流還是短時過流異或是假過流的軟件控制算法，在開關周期尺度上對電流峰值進行控制。

五相永磁同步電機每相輸入交流電流的過流檢測電路都是相同的，每相輸入交流電流的過流檢測電路都包括：精密整流電路、EMI濾波電路、比較電路、“線與”輸出電路。

精密整流電路將電流傳感器采集的一相輸入交流信號轉變為雙脈波直流信號。

EMI濾波電路由電阻和電容串并聯構成，用來濾除精密整流電路輸出的雙脈波直流信號中的高頻干擾信號。