一种电压控制方法、装置、电机控制器、电子设备及介质与流程

本发明涉及电机控制，具体而言，涉及一种电压控制方法、装置、电机控制器、电子设备及介质。

背景技术：

1、近年来，随着半导体技术的发展，应用于变频器等电机控制设备的控制技术不断改进，其中，空间矢量脉宽调制(space vector pulse width modulation，svpwm)技术由于其较高的电压利用率，被广泛采用。

2、在svpwm中，当输出电压超过电源电压采用过调制控制时，能够在超出变频器可输出电压范围的情况下，不用开关就可以将输出电压固定在电源电压一段时间，这种控制方法称为饱和输出控制。如图1所示，上图为通常调制时进行非饱和输出的pwm脉冲波形，下图为过调制时进行饱和输出的pwm脉冲波形，“target voltage”表示输出电压，“pwm pulse”表示pwm脉冲，通过调节pwm脉冲宽度来控制输出电压的大小，显然，通常调制时输出电压波动较小，保持在一个相对稳定的范围内，过调制时输出电压的波动幅度较大。

3、通常，驱动开关元件的pwm脉冲的最小脉冲幅度是由开关元件的物理特性和设计参数决定的，如果输入到开关元件的脉冲信号幅度小于这个最小值，开关元件可能无法完全进入导通状态或关断状态，这会导致额外的损耗，如导通损耗和开关损耗等，影响其性能和寿命。

4、所以，为了确保pwm脉冲的幅度满足开关元件的最小要求，如图2所示，将0-m0区间、m1-m2区间的调制率对应的pwm脉冲的占空比分别固定为0和d1，使最小脉冲幅度达到(full-d1)或(d0)，高于开关元件的物理特性和设计参数所决定的最小值。但是，当占空比为d1和full时，分别表示饱和输出和最大脉冲输出，当占空比d0-d1时表示非饱和输出，显然，饱和输出与非饱和输出的占空比不连续，如果在同一扇区内频繁切换饱和输出与非饱和输出，则容易产生控制上的振动现象。

技术实现思路

1、本发明解决的问题是：在svpwm中，如何减少同一扇区内饱和输出与非饱和输出之间的切换，保证控制的稳定。

2、为解决上述问题，本发明提供一种电压控制方法，应用于电机控制器，所述电压控制器与变频器电连接，所述电压控制方法包括：

3、在控制电机运行过程中，获取当前电压矢量；

4、在所述当前电压矢量未超过饱和水平的情况下，在当前pwm周期输出非饱和电压矢量脉冲；

5、在所述当前电压矢量超过饱和水平的情况下，如果所述当前电压矢量与前一次电压矢量位于电压矢量空间的同一扇区、且前一次pwm周期输出的是非饱和电压矢量脉冲，则在当前pwm周期输出最大电压矢量脉冲；

6、在所述当前电压矢量超过饱和水平的情况下，如果所述当前电压矢量与所述前一次电压矢量位于所述电压矢量空间的不同扇区，则在所述当前pwm周期输出饱和电压矢量脉冲。

7、相对于现有技术，本发明所述的电压控制方法具有以下优势：

8、在控制电机运行过程中，每次获取到电压矢量时，如果当前电压矢量未超过饱和水平，则在当前pwm周期输出非饱和电压矢量脉冲；如果当前电压矢量超过饱和水平，则在当前电压矢量与前一次电压矢量位于电压矢量空间的同一扇区、且前一次pwm周期输出的是非饱和电压矢量脉冲时，在当前pwm周期输出最大电压矢量脉冲，同时，在当前电压矢量与前一次电压矢量位于电压矢量空间的不同扇区时，在当前pwm周期输出饱和电压矢量脉冲。

9、也就是，在同一扇区，假设控制开始时电压矢量未超过饱和水平、之后超过饱和水平、之后又未超过饱和水平，则对应电压矢量的变化，pwm周期输出的电压矢量脉冲的变化为：非饱和电压矢量脉冲、最大电压矢量脉冲、非饱和电压矢量脉冲，即，只会发生非饱和电压矢量脉冲和最大电压矢量脉冲之间的切换，从图2中可以看出，最大脉冲输出与非饱和时的脉冲输出呈连续的直线型关系，在该范围内动作不容易产生控制上的振动现象，能确保控制的稳定；假设控制开始时电压矢量超过饱和水平、之后未超过饱和水平、之后又超过饱和水平，则对应电压矢量的变化，pwm周期输出的电压矢量脉冲的变化为：饱和电压矢量脉冲、非饱和电压矢量脉冲、最大电压矢量脉冲，即，只会发生一次饱和电压矢量脉冲和非饱和电压矢量脉冲的切换。如此，在同一扇区内只会发生一次饱和输出与非饱和输出之间的切换，从而减少了同一扇区内饱和输出与非饱和输出之间的切换，提高了控制的稳定性。

10、可选地，在所述在当前pwm周期输出非饱和电压矢量脉冲的步骤之后，所述方法还包括：

11、在所述电压矢量空间中，为所述当前电压矢量所处的扇区设定非饱和标志。

12、可选地，在所述获取当前电压矢量的步骤之后，所述方法还包括：

13、更新所述电压矢量空间中每个扇区的非饱和标志。

14、可选地，所述更新所述电压矢量空间中每个扇区的非饱和标志的步骤，包括：

15、如果所述当前电压矢量与所述前一次电压矢量位于所述电压矢量空间的不同扇区，则清空所述电压矢量空间中每个扇区的非饱和标志；

16、如果所述当前电压矢量与所述前一次电压矢量位于所述电压矢量空间的同一扇区，则保留所述电压矢量空间中每个扇区的非饱和标志。

17、可选地，所述电压矢量空间建立有电压空间矢量图，所述电压空间矢量图包括六个非零矢量和一个零矢量，所述零矢量处于所述电压空间矢量图的原点，所述六个非零矢量构成一个正六边形，所述六个非零矢量与所述一个零矢量将所述电压矢量空间分成六个扇区，且每个所述扇区均设置有编号；

18、所述更新所述电压矢量空间中每个扇区的非饱和标志的步骤，还包括：

19、基于所述电压空间矢量图，获取所述当前电压矢量在所述电压矢量空间中所处扇区的编号和所述前一次电压矢量在所述电压矢量空间中所处扇区的编号；

20、若所述当前电压矢量在所述电压矢量空间中所处扇区的编号和所述前一次电压矢量在所述电压矢量空间中所处扇区的编号相同，则确定所述当前电压矢量与前一次电压矢量位于电压矢量空间的同一扇区；

21、若所述当前电压矢量在所述电压矢量空间中所处扇区的编号和所述前一次电压矢量在所述电压矢量空间中所处扇区的编号不同，则确定所述当前电压矢量与所述前一次电压矢量位于所述电压矢量空间的不同扇区。

22、可选地，在所述更新所述电压矢量空间中每个扇区的非饱和标志的步骤之后，所述方法还包括：

23、检测所述当前电压矢量是否超过饱和水平。

24、可选地，所述检测所述当前电压矢量是否超过饱和水平的步骤，包括：

25、根据所述当前电压矢量的幅值和所述变频器的直流电压的幅值，计算电压调制率；

26、若所述电压调制率大于1，则确定所述当前电压矢量超过饱和水平；

27、若所述电压调制率不大于1，则确定所述当前电压矢量未超过饱和水平。

28、可选地，在所述确定所述当前电压矢量超过饱和水平的步骤之后，所述方法还包括：

29、检测所述当前电压矢量在所述电压矢量空间中所处扇区是否有非饱和标志；

30、若是，则确定所述当前电压矢量与所述前一次电压矢量位于电压矢量空间的同一扇区、且前一次pwm周期输出的是非饱和电压矢量脉冲；

31、若否，则确定所述当前电压矢量与所述前一次电压矢量位于所述电压矢量空间的不同扇区。

32、本发明还提供一种电压控制装置，应用于电机控制器，所述电机控制器与变频器电连接，所述电压控制装置包括：

33、获取模块，用于在控制电机运行过程中，获取当前电压矢量；

34、第一控制模块，用于在所述当前电压矢量未超过饱和水平的情况下，在当前pwm周期输出非饱和电压矢量脉冲；

35、第二控制模块，用于在所述当前电压矢量超过饱和水平的情况下，如果所述当前电压矢量与前一次电压矢量位于电压矢量空间的同一扇区、且前一次pwm周期输出的是非饱和电压矢量脉冲，则在当前pwm周期输出最大电压矢量脉冲；

36、第三控制模块，用于在所述当前电压矢量超过饱和水平的情况下，如果所述当前电压矢量与所述前一次电压矢量位于所述电压矢量空间的不同扇区，则在所述当前pwm周期输出饱和电压矢量脉冲。

37、本发明还提供一种电机控制器，所述电机控制器包括处理器和存储器，所述存储器用于存储程序，所述处理器用于在执行所述程序时，实现上述的电压控制方法。

38、本发明还提供一种电子设备，所述电子设备包括上述的电机控制器。

39、本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述的电压控制方法。