逆变器控制方法、存储介质及电子设备

文档序号:738364 发布日期:2021-04-20 浏览:17次 >En<

阅读说明:本技术 逆变器控制方法、存储介质及电子设备 (Inverter control method, storage medium, and electronic device ) 是由 李超 于 2020-12-30 设计创作,主要内容包括:本发明提供一种逆变器控制方法、存储介质及电子设备,该方法包括:当接收到目标转矩指令时,获取逆变器的当前输入电压、当前输出电流和当前电机转速;在dq坐标系中,根据所述当前输入电压、所述当前输出电流和所述当前电机转速获取目标转矩对应的D轴电流和Q轴电流;根据所述D轴电流和所述Q轴电流计算出绝缘栅双极型晶体管的实时占空比;获取预设的与所述目标转矩对应的占空比阈值;根据所述实时占空比和所述占空比阈值控制所述绝缘栅双极型晶体管的开通或者关断。实施本发明,可以防止逆变器误报IGBT退饱和故障,提高安全性,并且能够减小逆变器输出电流的谐波,减少车辆的NVH问题。(The invention provides an inverter control method, a storage medium and an electronic device, wherein the method comprises the following steps: when a target torque instruction is received, acquiring the current input voltage, the current output current and the current motor rotating speed of the inverter; in a dq coordinate system, acquiring a D-axis current and a Q-axis current corresponding to a target torque according to the current input voltage, the current output current and the current motor rotating speed; calculating the real-time duty ratio of the insulated gate bipolar transistor according to the D-axis current and the Q-axis current; acquiring a preset duty ratio threshold corresponding to the target torque; and controlling the on or off of the insulated gate bipolar transistor according to the real-time duty ratio and the duty ratio threshold value. By implementing the invention, the inverter can be prevented from falsely reporting the IGBT desaturation fault, the safety is improved, the harmonic wave of the output current of the inverter can be reduced, and the NVH problem of a vehicle is reduced.)

逆变器控制方法、存储介质及电子设备

技术领域

本发明涉及汽车技术领域,尤其涉及一种逆变器控制方法、存储介质及电子设备。

背景技术

逆变器是把直流电能(电池、蓄电瓶)转变成定频定压或调频调压交流电(一般为220V,50Hz正弦波)的转换器。绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate BipolarTransistor,IGBT)是电动汽车逆变器内部实现直流电转换成交流电的关键器件。IGBT对温度特别敏感,当流过IGBT的电流超过规定值时,其温度会急剧上升,导致IGBT损坏,因此为了保护IGBT,逆变器内部一般设置了检测IGBT发生短路(退饱和)故障的电路,当IGBT发生短路(退饱和)时,逆变器需要能够快速检出故障,以便及时关断IGBT,防止其过热损坏。

目前,现有的逆变器控制方法是根据车辆控制模块(Vehicle Control Module,VCM)给定的目标扭矩,再结合当前电机的工作状态,计算出此时的IGBT开关指令(PWM波),然后IGBT严格按照输出的开关指令进行开关,以输出所需的电流。但是,当车速较高(约为130km/h以上)时,此时逆变器一般开关频率达到最大值(大于等于10K),且逆变器输出的电流频率较大(大于700Hz),使得每个周期内可能出现开通/关断时间极小的脉冲。由于IGBT属于半导体器件,其开通和关断都需要一定的时间,如果控制上给出的开通/关断的脉宽小于其开通/关断所需时间,将导致IGBT出现开通/关断不彻底,也称“假开通/假关断”。

如图1所示,正常情况下,IGBT的集电极与发射极间电压Vce应在基极与发射极间电压Vge下降(IGBT关断)时上升,在Vge上升(IGBT开通)时下降。如图2所示,出现“假开通/假关断”时,Vce电压在Vge下降时未及时上升,却在Vge上升(IGBT开通)时发生了上升,而IGBT退饱和故障的判断逻辑正是“在IGBT开通时检测到Vce上升”,并且根据IGBT的半导体特性,当IGBT流过的电流越小(小于10A)、IGBT温度越高(高于65℃)时,其开通/关断所需的时间将越长,“假开通/假关断”导致的Vce波动也就越大,当“假开通/假关断”导致的Vce波动较大,超过退饱和故障的阈值时,将误触发“IGBT退饱和故障”,从而切断动力,影响行车安全。

同时,由于“假开通/假关断”,IGBT无法严格按照控制指令开关,导致实际输出电流与指令值发生误差,使得逆变器输出电流谐波增大,进而导致车辆的噪声、振动与声振粗糙度(Noise、Vibration、Harshness,NVH)与效率变差。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足,提供一种逆变器控制方法、存储介质及电子设备,防止逆变器误报IGBT退饱和故障,提高安全性,并且能够减小逆变器输出电流的谐波,减少车辆的NVH问题。

本发明的技术方案提供一种逆变器控制方法,包括:

当接收到目标转矩指令时,获取逆变器的当前输入电压、当前输出电流和当前电机转速;

在dq坐标系中,根据所述当前输入电压、所述当前输出电流和所述当前电机转速获取目标转矩对应的D轴电流和Q轴电流;

根据所述D轴电流和所述Q轴电流计算出绝缘栅双极型晶体管的实时占空比;

获取预设的与所述目标转矩对应的占空比阈值;

根据所述实时占空比和所述占空比阈值控制所述绝缘栅双极型晶体管的开通或者关断。

进一步的,所述实时占空比包括实时开通占空比,所述根据所述实时占空比和所述占空比阈值控制所述绝缘栅双极型晶体管的开通或者关断,包括:

当所述实时开通占空比小于等于所述占空比阈值时,将所述占空比阈值修改为所述实时开通占空比;

根据所述实时开通占空比控制所述绝缘栅双极型晶体管的开通。

进一步的,所述实时占空比还包括实时关断占空比,所述根据所述实时占空比和所述占空比阈值控制所述绝缘栅双极型晶体管的开通或者关断,包括:

当所述实时关断占空比小于等于所述占空比阈值时,修正所述占空比阈值为所述实时关断占空比;

根据所述实时关断占空比控制所述绝缘栅双极型晶体管的关断。

进一步的,所述根据所述D轴电流和所述Q轴电流计算出绝缘栅双极型晶体管的实时占空比,包括:

获取预设的与所述D轴电流对应的D轴给定电流、以及预设的与所述Q轴电流对应的Q轴给定电流;

计算所述D轴给定电流与所述D轴电流的D轴电流差值、所述Q轴给定电流与所述Q轴电流的Q轴电流差值;

将所述D轴电流差值和所述Q轴电流差值经过电流调节器得到D轴电压和Q轴电压;

将所述D轴电压和所述Q轴电压经过派克变换得到α-β坐标系下的电压矢量;

利用空间矢量脉宽调制算法,根据所述电压矢量计算出所述实时占空比。

进一步的,所述获取预设的与所述目标转矩对应的占空比阈值,包括:

获取预设的与所述目标转矩对应的开关频率;

根据所述开关频率计算出所述占空比阈值。

进一步的,所述根据所述开关频率计算出所述占空比阈值,包括:

利用下式计算出所述占空比阈值:

D=t*f*0.000001。

其中,D为所述占空比阈值;t为预设的所述绝缘栅双极型晶体管导通时的最小时间值;f为所述开关频率。

本发明的技术方案还提供一种存储介质,所述存储介质存储计算机指令,当计算机执行所述计算机指令时,用于执行如前所述的逆变器控制方法的所有步骤。

本发明的技术方案还提供一种电子设备,包括:

至少一个处理器;以及,

与所述至少一个处理器通信连接的存储器;其中,

所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令,所述指令被所述至少一个处理器执行,以使所述至少一个处理器能够:

当接收到目标转矩指令时,获取逆变器的当前输入电压、当前输出电流和当前电机转速;

在dq坐标系中,根据所述当前输入电压、所述当前输出电流和所述当前电机转速获取目标转矩对应的D轴电流和Q轴电流;

根据所述D轴电流和所述Q轴电流计算出绝缘栅双极型晶体管的实时占空比;

获取预设的与所述目标转矩对应的占空比阈值;

根据所述实时占空比和所述占空比阈值控制所述绝缘栅双极型晶体管的开通或者关断。

进一步的,所述实时占空比包括实时开通占空比,所述根据所述实时占空比和所述占空比阈值控制所述绝缘栅双极型晶体管的开通或者关断,包括:

当所述实时开通占空比小于等于所述占空比阈值时,将所述占空比阈值修改为所述实时开通占空比;

根据所述实时开通占空比控制所述绝缘栅双极型晶体管的开通。

进一步的,所述实时占空比还包括实时关断占空比,所述根据所述实时占空比和所述占空比阈值控制所述绝缘栅双极型晶体管的开通或者关断,包括:

当所述实时关断占空比小于等于所述占空比阈值时,修正所述占空比阈值为所述实时关断占空比;

根据所述实时关断占空比控制所述绝缘栅双极型晶体管的关断。

采用上述技术方案后,具有如下有益效果:通过当接收到VCM发送的目标转矩指令时,获取逆变器的当前输入电压、当前输出电流和当前电机转速,并根据当前输入电压、当前输出电流和当前电机转速计算出实时占空比,以及获得预设的与目标转矩对应的占空比阈值,根据实时占空比与占空比阈值的比较,控制IGBT的开通或者关断的时间,从而限制IGBT的开通或者关断的脉宽,防止IGBT因“假关断”导致的Vce在开通周期内异常上升,避免误报退饱和故障,并消除“假开通、假关断”带来的电流谐波。

附图说明

参见附图,本发明的公开内容将变得更易理解。应当理解:这些附图仅仅用于说明的目的,而并非意在对本发明的保护范围构成限制。图中:

图1是现有的IGBT处于正常情况下的开通和关断的电压变化结构示意图;

图2是现有的IGBT处于假开通/假关断时的开通和关断的电压变化结构示意图;

图3是本发明一实施例提供的一种逆变器控制方法的工作流程图;

图4是本发明另一实施例提供的一种逆变器控制方法的工作流程图;

图5是本发明一实施例提供的一种用于逆变器控制的电子设备的硬件结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图来进一步说明本发明的具体实施方式。

容易理解,根据本发明的技术方案,在不变更本发明实质精神下,本领域的一般技术人员可相互替换的多种结构方式以及实现方式。因此,以下具体实施方式以及附图仅是对本发明的技术方案的示例性说明,而不应当视为本发明的全部或视为对发明技术方案的限定或限制。

在本说明书中提到或者可能提到的上、下、左、右、前、后、正面、背面、顶部、底部等方位用语是相对于各附图中所示的构造进行定义的,它们是相对的概念,因此有可能会根据其所处不同位置、不同使用状态而进行相应地变化。所以,也不应当将这些或者其他的方位用语解释为限制性用语。

如图3所示,图3是本发明一实施例提供的一种逆变器控制方法的工作流程图,包括:

步骤S101:当接收到目标转矩指令时,获取逆变器的当前输入电压、当前输出电流和当前电机转速;

步骤S102:在dq坐标系中,根据当前输入电压、当前输出电流和当前电机转速获取与目标转矩对应的D轴电流和Q轴电流;

步骤S103:根据D轴电流和Q轴电流计算出绝缘栅双极型晶体管的实时占空比;

步骤S104:获取预设的与目标转矩对应的占空比阈值;

步骤S105:根据实时占空比和占空比阈值控制绝缘栅双极型晶体管的开通或者关断。

具体来说,目标转矩指令可以通过VCM发送,当控制器接收到目标转矩指令时,从而触发步骤S101获取逆变器的当前输入电压和当前输出电流;然后执行步骤S102根据当前输入电压和当前输出电流获取在dq坐标系中当前输出电流分别在D轴和Q轴上的分量,即为D轴电流和Q轴电流,并执行步骤S103计算出IGBT的实时占空比;接着执行步骤S104获取预设的与目标转矩对应的占空比阈值;最后执行步骤S105根据实时占空比与占空比阈值的比较,控制IGBT的开通或者关断的时间,从而限制IGBT的开通或者关断的脉宽,防止IGBT因“假关断”导致的Vce在开通周期内异常上升,避免误报退饱和故障,并消除“假开通、假关断”带来的电流谐波。

优选地,占空比阈值为窄脉宽占空比阈值。

其中,本实施例中的步骤S102-S103和步骤S104的顺序仅为了便于说明,并不构成对权利要求的限制,本领域普通技术人员应该可以理解,步骤S102-S103和步骤S104的顺序可以交换或者同步进行而不影响实际效果。

其中,本发明实施例的控制器优选为车载电子控制单元(ElectronicControlUnit,ECU)。

本发明提供的逆变器控制方法,通过当接收到VCM发送的目标转矩指令时,获取逆变器的当前输入电压、当前输出电流和当前电机转速,并根据当前输入电压、当前输出电流和当前电机转速计算出实时占空比,以及获得预设的与目标转矩对应的占空比阈值,根据实时占空比与占空比阈值的比较,控制IGBT的开通或者关断的时间,从而限制IGBT的开通或者关断的脉宽,防止IGBT因“假关断”导致的Vce在开通周期内异常上升,避免误报退饱和故障,并消除“假开通、假关断”带来的电流谐波。

如图4所示,图4是本发明另一实施例提供的一种逆变器控制方法的工作流程图,包括:

步骤S201:当接收到目标转矩指令时,获取逆变器的当前输入电压、当前输出电流和当前电机转速;

步骤S202:在dq坐标系中,根据当前输入电压、当前输出电流和当前电机转速获取与目标转矩对应的D轴电流和Q轴电流;

步骤S203:根据D轴电流和Q轴电流计算出绝缘栅双极型晶体管的实时占空比;

步骤S204:获取预设的与目标转矩对应的开关频率;

步骤S205:根据开关频率计算出占空比阈值;

步骤S206:判断实时开通占空比是否小于等于占空比阈值;

步骤S207:将占空比阈值修改为实时开通占空比;

步骤S208:判断实时关断占空比是否小于等于占空比阈值;

步骤S209:将占空比阈值修改为实时关断占空比;

步骤S210:根据实时占空比控制绝缘栅双极型晶体管的开通或者关断。

具体来说,当接收到VCM发送的目标转矩指令时,控制器执行步骤S201获取逆变器的当前输入电压、当前输出电流和当前电机转速,并执行步骤S202-S203计算出实时占空比,实时占空比包括实时开通占空比Ton和实时关断占空比Toff;然后执行步骤S204根据目标转矩查询预设的电机转速/转矩/开关频率表获得,并根据频率与占空比的关系计算出占空比阈值;接着执行步骤S206判断实时开通占空比Ton是否小于等于占空比阈值,如果是执行步骤S207将占空比阈值修改为实时开通占空比Ton,否则执行步骤S208判断实时关断占空比Toff是否小于等于占空比阈值,如果是执行步骤S209将占空比阈值修改为实时关断占空比Toff,否则执行步骤S210根据实时占空比控制IGBT的开通或者关断,从而判断出IGBT的实时开通占空比或者实时关断占空比是否为窄脉宽,限制IGBT的开通或者关断的脉宽,防止IGBT因“假关断”导致的Vce在开通周期内异常上升,避免误报退饱和故障,并消除“假开通、假关断”带来的电流谐波。

本发明提供的逆变器控制方法,通过当接收到VCM发送的目标转矩指令时,获取逆变器的当前输入电压、当前输出电流和当前电机转速,并根据当前输入电压、当前输出电流和当前电机转速计算出实时占空比,以及获得预设的与目标转矩对应的占空比阈值,根据实时占空比与占空比阈值的比较,控制IGBT的开通或者关断的时间,从而限制IGBT的开通或者关断的脉宽,防止IGBT因“假关断”导致的Vce在开通周期内异常上升,避免误报退饱和故障,并消除“假开通、假关断”带来的电流谐波。

在其中一个实施例中,为了便于计算实时占空比,所述根据D轴电流和Q轴电流计算出绝缘栅双极型晶体管的实时占空比,包括:

获取预设的与述D轴电流对应的D轴给定电流、以及预设的与Q轴电流对应的Q轴给定电流;

计算D轴给定电流与D轴电流的D轴电流差值、Q轴给定电流与Q轴电流的Q轴电流差值;

将D轴电流差值和Q轴电流差值经过电流调节器得到D轴电压和Q轴电压;

将D轴电压和Q轴电压经过派克变换得到α-β坐标系下的电压矢量;

利用空间矢量脉宽调制算法,根据电压矢量计算出实时占空比。

在其中一个实施例中,为了便于计算占空比阈值,所述根据开关频率计算出占空比阈值,包括:

利用下式计算出所述占空比阈值:

D=t*f*0.000001。

其中,D为占空比阈值;t为预设的IGBT导通时的最小时间值;f为开关频率。

具体的,预设的IGBT导通时的最小时间值t可以根据用户需求进行设定,t值的设定与IGBT的载频有关。

优选地,预设的IGBT导通时的最小时间值为4μs,从而可以进一步确保IGBT的开通或者关断时间,防止IGBT因“假关断”导致集电极和发射极间电压Vce在开通周期内异常上升,避免误报IGBT退饱和故障,并减小因“假开通/假关断”带来的电流谐波。

本发明一实施例提供一种存储介质,所述存储介质用于存储计算机指令,当计算机执行所述计算机指令时,用于执行如前所述的任一方法实施例中的逆变器控制方法的所有步骤。

如图5所示,本发明一实施例提供的一种用于逆变器控制的电子设备的硬件结构示意图,包括:

至少一个处理器501;以及,

与至少一个处理器501通信连接的存储器502;其中,

存储器502存储有可被至少一个处理器501执行的指令,指令被至少一个处理器501执行,以使至少一个处理器501能够:

当接收到目标转矩指令时,获取逆变器的当前输入电压、当前输出电流和当前电机转速;

在dq坐标系中,根据所述当前输入电压、所述当前输出电流和所述当前电机转速获取目标转矩对应的D轴电流和Q轴电流;

根据所述D轴电流和所述Q轴电流计算出绝缘栅双极型晶体管的实时占空比;

获取预设的与所述目标转矩对应的占空比阈值;

根据所述实时占空比和所述占空比阈值控制所述绝缘栅双极型晶体管的开通或者关断。

图5中以一个处理器501为例。

电子设备优选为电子控制单元(Electronic Control Unit,ECU)。

电子设备还可以包括:输入装置503和输出装置504。

处理器501、存储器502、输入装置503及输出装置504可以通过总线或者其他方式连接,图中以通过总线连接为例。

存储器502作为一种非易失性计算机可读存储介质,可用于存储非易失性软件程序、非易失性计算机可执行程序以及模块,如本申请实施例中的逆变器控制方法对应的程序指令/模块,例如,图3-图4所示的方法流程。处理器501通过运行存储在存储器502中的非易失性软件程序、指令以及模块,从而执行各种功能应用以及数据处理,即实现上述实施例中的逆变器控制方法。

存储器502可以包括存储程序区和存储数据区,其中,存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序;存储数据区可存储根据逆变器控制方法的使用所创建的数据等。此外,存储器502可以包括高速随机存取存储器,还可以包括非易失性存储器,例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在一些实施例中,存储器502可选包括相对于处理器501远程设置的存储器,这些远程存储器可以通过网络连接至执行逆变器控制方法的装置。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。

输入装置503可接收输入的用户点击,以及产生与逆变器控制方法的用户设置以及功能控制有关的信号输入。输出装置504可包括显示屏等显示设备。

在所述一个或者多个模块存储在所述存储器502中,当被所述一个或者多个处理器501运行时,执行上述任意方法实施例中的逆变器控制方法。

在其中一个实施例中,所述实时占空比包括实时开通占空比,所述根据所述实时占空比和所述占空比阈值控制所述绝缘栅双极型晶体管的开通或者关断,包括:

当所述实时开通占空比小于等于所述占空比阈值时,将所述占空比阈值修改为所述实时开通占空比;

根据所述实时开通占空比控制所述绝缘栅双极型晶体管的开通。

在其中一个实施例中,所述实时占空比还包括实时关断占空比,所述根据所述实时占空比和所述占空比阈值控制所述绝缘栅双极型晶体管的开通或者关断,包括:

当所述实时关断占空比小于等于所述占空比阈值时,修正所述占空比阈值为所述实时关断占空比;

根据所述实时关断占空比控制所述绝缘栅双极型晶体管的关断。

上述产品可执行本申请实施例所提供的方法,具备执行方法相应的功能模块和有益效果。未在本实施例中详尽描述的技术细节,可参见本申请实施例所提供的方法。

本发明实施例的电子设备以多种形式存在,包括但不限于:

(1)电子控制单元(Electronic Control Unit,ECU)又称“行车电脑”、“车载电脑”等。主要由微处理器(CPU)、存储器(ROM、RAM)、输入/输出接口(I/O)、模数转换器(A/D)以及整形、驱动等大规模集成电路组成。

(2)移动通信设备:这类设备的特点是具备移动通信功能,并且以提供话音、数据通信为主要目标。这类终端包括:智能手机(例如iPhone)、多媒体手机、功能性手机,以及低端手机等。

(3)超移动个人计算机设备:这类设备属于个人计算机的范畴,有计算和处理功能,一般也具备移动上网特性。这类终端包括:PDA、MID和UMPC设备等。

(4)便携式娱乐设备:这类设备可以显示和播放多媒体内容。该类设备包括:音频、视频播放器(例如iPod),掌上游戏机,电子书,以及智能玩具和便携式车载导航设备。

(5)服务器:提供计算服务的设备,服务器的构成包括处理器、硬盘、内存、系统总线等,服务器和通用的计算机架构类似,但是由于需要提供高可靠的服务,因此在处理能力、稳定性、可靠性、安全性、可扩展性、可管理性等方面要求较高。

(6)其他具有数据交互功能的电子装置。

此外,上述的存储器502中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时,可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解,本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来,该计算机软件产品存储在一个存储介质中,包括若干指令用以使得一台移动终端(可以是个人计算机,服务器,或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括:U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM,Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM,Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的,其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的,作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元,即可以位于一个地方,或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本发明实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下,即可以理解并实施。

通过以上的实施方式的描述,本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现,当然也可以通过硬件。基于这样的理解,上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来,该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中,如ROM/RAM、磁碟、光盘等,包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机,服务器,或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本发明实施例的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本发明实施例进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

14页详细技术资料下载
上一篇:一种医用注射器针头装配设备
下一篇:LCL型并网逆变器改进型加权平均电流的控制方法

网友询问留言

已有0条留言

还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!

精彩留言,会给你点赞!

技术分类