一种右心室导管泵系统以及右心室导管泵的控制方法与流程

本技术涉及无刷电机，特别是涉及一种右心室导管泵系统以及右心室导管泵的控制方法。

背景技术：

1、右心室导管泵系统是针对右心室进行辅助泵血的系统。右心室导管泵系统包括右心室导管泵以及右心室导管泵的控制器，右心室导管泵植入人体心脏内，控制器则位于患者体外控制右心室导管泵。在人体特殊环境下，要求右心室导管泵响应快、运行稳、效率高，作为右心室导管泵的核心组件，即电机，为了满足上述要求，选用无刷空心杯电机。

2、为了使得无刷空心杯电机更好集成于右心室导管泵，无刷空心杯电机具有相适应的优化。传统电机控制方案并不适用于优化后的无刷空心杯电机，从而导致右心室导管泵的电机控制出现较大的偏差。

技术实现思路

1、本技术实施例的目的在于提供一种右心室导管泵系统以及右心室导管泵的控制方法，以实现精准控制右心室导管泵的电机。具体技术方案如下：

2、第一方面，本技术实施例提供了一种右心室导管泵系统，所述系统包括右心室导管泵、控制器；

3、所述右心室导管泵包括出血笼、入血笼、驱动组件、泵送组件，所述入血笼、驱动组件、泵送组件位于下腔静脉，所述出血笼位于肺动脉；所述驱动组件驱动所述泵送组件沿顺时针方向旋转，将血液从入血笼推入出血笼，直至排入肺动脉内；

4、所述驱动组件中的目标电机为无刷空心杯电机，所述目标电机由转子和定子组合而成；所述转子磁场磁感线与所述定子磁场磁感线之间夹角为固定角度，所述固定角度为40度-50度之间的角度；

5、所述控制器用于控制所述驱动组件中的目标组件，所述控制器包括速度控制组件、电流控制组件以及电机驱动组件，其中：

6、所述速度控制组件，用于获取所述目标电机的当前转速，计算所述当前转速与期望转速之间的转速差，基于所计算的转速差，计算期望电流，并将所述期望电流输入所述电流控制组件；

7、所述电流控制组件，包括：

8、电流确定模块，用于确定所述目标电机的当前电流的第一映射分量和第二映射分量，其中，所述第一映射分量为：当前电流映射于预设坐标系中第一坐标轴的电流分量，第二映射分量为：当前电流映射于所述预设坐标系中第二坐标轴的电流分量，所述预设坐标系为：以转子中心为原点、以转子磁场所在方向为第一坐标轴、垂直于转子磁场所在方向为第二坐标轴所构建的坐标系；

9、电流融合模块，用于对所述第一映射分量和第二映射分量进行融合，得到目标电流；

10、电压计算模块，用于计算所述目标电流与所述期望电流之间的电流差，基于所述电流差，计算所述目标电机的控制电压；

11、所述电机驱动组件，用于获取所述转子的当前磁场方向，确定所述定子沿着所述当前磁场方向的顺时针的磁场旋转目标方向；确定所述磁场旋转目标方向相对应的定子的线圈导通顺序；按照所述线圈导通顺序以及控制电压，导通所述定子的线圈，以控制所述目标电机。

12、本技术的一个实施例中，上述电机驱动组件，具体用于迭代执行获取所述转子的当前磁场方向，作为基准方向，确定沿着所述基准方向的顺时针方向、与所述基准方向最接近的预设定子磁场方向，将每一迭代执行所确定的预设定子磁场方向确定为磁场旋转目标方向；根据预设的磁场旋转方向与线圈导通顺序之间的关系，确定所述磁场旋转目标方向所对应的定子线圈的导通顺序；按照所述导通顺序以及控制电压，导通所述定子线圈，以控制所述目标电机。

13、本技术的一个实施例中，上述电流控制组件，还包括角度预测模块；

14、所述角度预测模块，用于在所述电流融合模块之前，基于所述第一映射分量与第二映射分量，预测所述转子磁场磁感线与定子磁场磁感线之间夹角的参数值，作为预测角度；若所述预测角度与所述固定角度一致，触发所述电流融合模块。

15、本技术的一个实施例中，上述电流控制环路，还包括电流计算模块；若所述预测角度与固定角度不一致，触发所述电流计算模块；

16、所述电流计算模块，包括：

17、电流预测子模块，用于基于所述第二映射分量与固定角度，预测所述当前电流映射于所述第一坐标轴的电流分量，作为第一预测分量，并基于所述第一映射分量与固定角度，预测所述当前电流映射于所述第二坐标轴的电流分量，作为第二预测分量；

18、电流确定子模块，用于基于所述第一预测分量、第二预测分量，确定目标电流。

19、本技术的一个实施例中，上述电流确定子模块，具体用于基于所述第一预测分量，更新所述第一映射分量，将更新后的第一映射分量确定为第一更新分量，并基于所述第二预测分量，更新所述第二映射分量，将更新后的第二映射分量确定为第二更新分量；对所述第一预测分量、第二预测分量进行融合，得到第一融合电流，并对所述第一更新分量、第二更新分量进行融合，得到第二融合电流；对所述第一融合电流以及第二融合电流进行融合，得到目标电流。

20、第二方面，本技术实施例提供了一种右心室导管泵的控制方法，所述方法应用于右心室导管泵系统的控制器，所述右心室导管泵系统种还包括右心室导管泵；

21、所述右心室导管泵包括出血笼、入血笼、驱动组件、泵送组件，所述入血笼、驱动组件、泵送组件位于下腔静脉，所述出血笼位于肺动脉；所述驱动组件驱动所述泵送组件沿顺时针方向旋转，将血液从入血笼推入出血笼，直至排入肺动脉内；

22、所述驱动组件中的目标电机为无刷空心杯电机，所述目标电机由转子和定子组合而成；所述转子磁场磁感线与所述定子磁场磁感线之间夹角为固定角度，所述固定角度为40度-50度之间的角度；

23、所述方法包括：

24、获取所述目标电机的当前转速，计算所述当前转速与期望转速之间的转速差，基于所计算的转速差，计算期望电流；

25、确定所述目标电机的当前电流的第一映射分量和第二映射分量，其中，所述第一映射分量为：当前电流映射于预设坐标系中第一坐标轴的电流分量，第二映射分量为：当前电流映射于所述预设坐标系中第二坐标轴的电流分量，所述预设坐标系为：以转子中心为原点、以转子磁场所在方向为第一坐标轴、垂直于转子磁场所在方向为第二坐标轴所构建的坐标系；

26、对所述第一映射分量和第二映射分量进行融合，得到目标电流；

27、计算所述目标电流与所述期望电流之间的电流差，基于所述电流差，计算所述目标电机的控制电压；

28、获取所述转子的当前磁场方向，确定所述定子沿着所述当前磁场方向的顺时针的磁场旋转目标方向；确定所述磁场旋转目标方向相对应的定子的线圈导通顺序；按照所述线圈导通顺序以及控制电压，导通所述定子的线圈，以控制所述目标电机。

29、本技术的一个实施例中，上述获取所述转子的当前磁场方向，确定所述定子沿着所述当前磁场方向的顺时针的磁场旋转目标方向，包括：

30、迭代执行获取所述转子的当前磁场方向，作为基准方向，确定沿着所述基准方向的顺时针方向、与所述基准方向最接近的预设定子磁场方向，将每一迭代执行所确定的预设定子磁场方向确定为磁场旋转目标方向；

31、所述确定所述磁场旋转目标方向相对应的定子的线圈导通顺序，包括：

32、根据预设的磁场旋转方向与线圈导通顺序之间的关系，确定所述磁场旋转目标方向所对应的定子线圈的导通顺序。

33、本技术的一个实施例中，在所述对所述第一映射分量和第二映射分量进行融合，得到目标电流之前，还包括：

34、基于所述第一映射分量与第二映射分量，预测所述转子磁场磁感线与定子磁场磁感线之间夹角的参数值，作为预测角度；若所述预测角度与所述固定角度一致，执行所述对所述第一映射分量和第二映射分量进行融合，得到目标电流。

35、本技术的一个实施例中，若所述预测角度与固定角度不一致，在所述计算所述目标电流与所述期望电流之间的电流差之前，还包括：

36、基于所述第二映射分量与固定角度，预测所述当前电流映射于所述第一坐标轴的电流分量，作为第一预测分量，并基于所述第一映射分量与固定角度，预测所述当前电流映射于所述第二坐标轴的电流分量，作为第二预测分量；

37、基于所述第一预测分量、第二预测分量，确定目标电流；

38、本技术的一个实施例中，上述基于所述第一预测分量、第二预测分量，确定目标电流，包括：

39、基于所述第一预测分量，更新所述第一映射分量，将更新后的第一映射分量确定为第一更新分量，并基于所述第二预测分量，更新所述第二映射分量，将更新后的第二映射分量确定为第二更新分量；

40、对所述第一预测分量、第二预测分量进行融合，得到第一融合电流，并对所述第一更新分量、第二更新分量进行融合，得到第二融合电流；

41、对所述第一融合电流以及第二融合电流进行融合，得到目标电流。

42、由以上可见，应用本技术实施例提供的系统，由于控制器中的电流控制组件融合了第一映射分量和第二映射分量，而第一映射分量反映转子磁场方向的信息，第二映射分量反映转子磁场方向的垂直方向的信息，融合第一映射分量与第二映射分量所得到的目标电流能够充分反映转子磁场方向与转子磁场方向的垂直方向这两个方向的信息；又由于转子磁场磁感线与定子磁场磁感线之间的夹角为位于40度-50度之间的固定角度，在这种情况下，转子最佳转矩的方向既与转子磁场方向相关，又与转子磁场方向的垂直方向相关。因此，目标电流能够准确地反映转子最佳转矩的方向信息，利用上述目标电流确定控制电压，进而控制右心室导管泵，实现高精度右心室导管泵的控制。

43、另外，由于是以转子当前磁场方向为基准，基于转子当前磁场方向的顺时针方向，确定定子的磁场旋转目标方向，这样能够保持定子磁场旋转方向呈顺时针方向。又由于定子带动转子旋转，从而使得转子旋转方向保持顺时针方向，也即右心室导管泵的驱动组件的旋转方向为顺时针方向。右心室导管泵的驱动组件带动泵送组件旋转，旋转方向为顺时针方向，从而产生推力，将下腔静脉血液从入血笼推入出血笼，直至排入肺动脉内，精确实现右心室导管泵的辅助泵血功能。

44、当然，实施本技术的任一产品或方法并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。