本发明专利技术涉及一种车用无刷直流电机母线限流控制方法及装置，该方法主要由主控芯片接收经调理滤波单元处理的电流信号，并根据设定的限流值进行改进PI补偿控制，计算出避免电流超过限值的所允许的最大占空比，同时与驾驶意愿占空比相比较，取其中最小值，根据该值输出相应占空比的PWM控制信号至逆变器驱动电机，其装置包括依次连接的电流检测模块、信号滤波模块、主控芯片和逆变器，其中电流检测模块和逆变器都与无刷直流电机连接，电流检测模块用于采集母线电流，逆变器用于驱动无刷直流电机。与现有技术相比，本发明专利技术易于实现，成本低廉，可以有效解决电机过热的问题，且不会影响驾驶员在正常状况下的驾驶。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及车用无刷直流电机控制技术，尤其是涉及一种车用无刷直流电机母线限流控制方法及装置。
技术介绍
过热问题一直是车用无刷直流电机系统应用的障碍之一。无刷直流电机系统包括电机本体和控制器两部分，当电机本体过热时相绕组电阻阻值增大，甚至绕组烧坏；当控制器过热时，控制板尤其是功率开关管在高温下会被损坏而不能正常工作。总之，严重的过热会导致电机系统部件损坏而无法正常运转。大电流是引起电机系统过热最直接的原因之一，因此必须限制电机系统电流幅值，同时尽可能维持电机正常工作，这就涉及到电机电流保护的问题。目前，直流无刷电机电流保护措施和装置类型较多，涉及短路保护、过流保护、过载保护、欠流保护、断相保护 等，但总结起来，其实现方式主要有以下三类，(I)采用熔断器、接触器或继电器等电力设备，在电流过大时将切断电路回路，关闭电机；(2)采用专门设计的包含运算功能器件的保护电路；(3)用传感器测量电机若干信号进行电流控制。对于车用直流无刷电机系统而言，显然不允许在行驶工况下的关闭电机。而无论采用保护电路还是传感器的方法，都会改变系统结构，使系统复杂化，这些保护装置不仅安装麻烦，增加了总体生产成本，而且在电机正常运行过程中，还要消耗一定的电能，造成能源浪费。中华人民共和国201020572308. O号专利《一种直流无刷电机的电流保护的控制装置》采用系统若干信号(电压，调速信号，转子位置信号等)进行限流处理，该方法并没有对电流进行直接测量，形成不了闭环限流的目的，从而抗干扰能力差。200710163375号专利《用于无刷直流电动机的保护电路》需增加较多的电子元器件，系统复杂，不灵活，且成本增加。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种车用无刷直流电机母线限流控制方法及装置，该方法及装置可预防无刷直流电机系统因电流过大引起的过热问题，同时避免动力电池因放电电流过大而造成电池，而且在母线电流未超过限流值时，不影响驾驶员的操作。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现一种车用无刷直流电机母线限流控制方法，包括以下步骤I)电流检测模块采集无刷直流电机的母线电流，并发送至信号滤波模块；2)信号滤波模块对电流检测模块采集到的母线电流进行滤波，并发送至主控芯片;3)主控芯片判断该母线电流是否大于限流值，若为是，则以驾驶员输入的驾驶意愿占空比作为输出占空比，调制PWM波输出至逆变器，驱动无刷直流电机；若为否，执行步骤4)；4)主控芯片根据母线电流计算获得限流占空比；5)主控芯片比较限流占空比和驾驶意愿占空比，取较小的值作为输出占空比，调制PWM波输出至逆变器，驱动无刷直流电机。步骤4)中限流占空比采用改进PI补偿算法，其计算公式如下_4] \a > = Kp 'M + ^ + K> {Mdry (Al < O) \am = I(Δ7 > 0)式中，％为限流占空比，Kp、KiS电机的PI补偿系数，ΛΙ为限流值与母线电流之差，to为无刷直流电机的母线电流由正常状态转入过流状态的时刻，α O为to时输入的驾·驶意愿占空比。一种实施上述方法的车用无刷直流电机母线限流控制装置，包括依次连接的电流检测模块、信号滤波模块、主控芯片和逆变器，所述的电流检测模块连接无刷直流电机，检测无刷直流电机的母线电流，所述的逆变器连接无刷直流电机，根据主控芯片输入的PWM波驱动无刷直流电机。所述的主控芯片包括改进PI补偿器、最小值比较单元、PWM波调制单元，所述的改进PI补偿器用于根据母线电流计算限流占空比，所述的最小值比较单元用于比较限流占空比和驾驶意愿占空比，并以最小值作为输出占空比，所述的PWM波调制单元根据输出占空比调制PWM波。与现有技术相比，本专利技术将电流检测单元采样得到的母线电流信号作为调速系统反馈电流采样数据的同时，又应用到母线限流的控制中，加以运算和处理，实现基于软件的母线限流方法，防止系统过热，有效地简化了系统设计，采用基于PI补偿算法的限流方法，无需改变电机系统现有结构，充分利用了电机系统现有结构和数据，设计简单但有效，易于实现，成本低廉，为本专利技术的推广和应用带来了极大的方便。对于采用动力电池供电的车用直流无刷电机系统，本专利技术中采用的母线限流措施又可以有效地避免因放电电流过大造成电池的损害，有益于延长电池的使用寿命。附图说明图I为本专利技术限流控制方法的流程图；图2为本专利技术限流控制装置的结构示意图；图3为主控芯片内控制程序的流程图；图4为本专利技术实施例对限流效果进行计算机仿真的结果图。具体实施例方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。实施例如图I所示，一种车用无刷直流电机母线限流控制方法，包括以下步骤I)电流检测模块采集无刷直流电机的母线电流，并发送至信号滤波模块；2)信号滤波模块对电流检测模块采集到的母线电流进行滤波，并发送至主控芯片;3)主控芯片判断该母线电流是否大于限流值，若为是，则以驾驶员输入的驾驶意愿占空比作为输出占空比，调制PWM波输出至逆变器，驱动无刷直流电机；若为否，执行步骤4)；4)主控芯片根据母线电流计算获得限流占空比；5)主控芯片比较限流占空比和驾驶意愿占空比，取较小的值作为输出占空比，调制PWM波输出至逆变器，驱动无刷直流电机。上述方法可通过如图2所示的装置实现，该装置包括依次连接的电流检测模块、信号滤波模块、主控芯片和逆变器，所述的电流检测模块连接无刷直流电机，检测无刷直流电机的母线电流，所述的逆变器连接无刷直流电机，根据主控芯片输入的PWM波驱动无刷 直流电机。主控芯片包括改进PI补偿器、最小值比较单元、PWM波调制单元，改进PI补偿器用于根据母线电流计算限流占空比，最小值比较单元用于比较限流占空比和驾驶意愿占空t匕，并以最小值作为输出占空比，PWM波调制单元根据输出占空比调制PWM波，母线限流的实现采用如图3所示的控制流程，若记电机系统输入占空比到电机产生母线电流的传递函数为G(S)，按照控制策略当Λ I彡O即电机未过热时，限流模块不起作用，而此时令a m = I彡α，从而a f=α策略满足。一旦ΛΙ < O时，母线电流超过限流值，将引起电机过热，系统触发PI补偿器工作。记PI补偿器系数分别为Kp、Ki 改进PI补偿器首先记录该时刻t = t0(此时I由正到负通过零点)及该时刻下驾驶员意愿占空比α = α0;改进PI补偿器计算占空比 =\^ + ( 0 +尽^Δ/介)(t为控制器作用的时间)。由于Δ I < 0, =·^ρ·Δ/ + (θτΟ + Α￡ΔΜΓ); α ,从而 Ctf= am，这说明电机本体过热时控制器会自动实现负反馈调节作用。而普通PI控制下《C = ^·δ/+<￡δ/￡/τ<0,实际输出af = 0，相对于此，改进PI补偿算法可以提升过热时电机输出功率，尽量满足驾驶员的驾驶意愿，从而充分发挥系统的动力性能。因此，母线限流模块改进PI补偿器的实现概括如下「 ^ am=Kp-^I + {ao + Ki[(Al < O)ijtO . =!(Δ/>0)而依照母线限流控制策略，母线限流模块的实际输出占空比为af = min(a，Ct ) O其中，％为限流占空比，&，1为电机的PI补偿系数，本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种车用无刷直流电机母线限流控制方法，其特征在于，包括以下步骤：1)电流检测模块采集无刷直流电机的母线电流，并发送至信号滤波模块；2)信号滤波模块对电流检测模块采集到的母线电流进行滤波，并发送至主控芯片；3)主控芯片判断该母线电流是否大于限流值，若为是，则以驾驶员输入的驾驶意愿占空比作为输出占空比，调制PWM波输出至逆变器，驱动无刷直流电机；若为否，执行步骤4)；4)主控芯片根据母线电流计算获得限流占空比；5)主控芯片比较限流占空比和驾驶意愿占空比，取较小的值作为输出占空比，调制PWM波输出至逆变器，驱动无刷直流电机。
【技术特征摘要】
1.一种车用无刷直流电机母线限流控制方法，其特征在于，包括以下步骤 1)电流检测模块采集无刷直流电机的母线电流，并发送至信号滤波模块； 2)信号滤波模块对电流检测模块采集到的母线电流进行滤波，并发送至主控芯片； 3)主控芯片判断该母线电流是否大于限流值，若为是，则以驾驶员输入的驾驶意愿占空比作为输出占空比，调制PWM波输出至逆变器，驱动无刷直流电机；若为否，执行步骤4)； 4)主控芯片根据母线电流计算获得限流占空比； 5)主控芯片比较限流占空比和驾驶意愿占空比，取较小的值作为输出占空比，调制PWM波输出至逆变器，驱动无刷直流电机。2.根据权利要求I所述的一种车用无刷直流电机母线限流控制方法，其特征在于，步骤4)中限流占...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈凤祥，钟继隆，周苏，章桐，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：
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