本发明涉及电机控制，尤其涉及一种基于foc的直流无刷电机限功率恒速控制方法。
背景技术：
1、电机处于恒速模式时，若电机转速不变负载增加，电机的输出功率相应增加。实际应用中，受电源带载能力所限，当电机的输出功率超过电源能承担的最大功率时，为保护电源，往往需要对电机的输出功率进行限制，即在恒速控制的基础上，叠加限制电机最高输出功率的需求。具体地，若当前负载下，达到目标转速所需的功率不超过最大功率限制，则电机运行在目标转速。若当前负载较重，达到目标转速所需的功率超过最大功率限制，则电机实际速度低于目标转速，实际输出功率等于系统限制的最大功率。
2、传统的恒速控制方法中，常常通过限制电机的最大转矩电流来近似地限制电机的最大输出功率。这是因为转矩电流和电机功率之间存在正相关性，当电机速度不变负载增加时，电机的转矩电流也相应增加。然而，转矩电流并不能精确反映电机功率，因此该方法较为粗糙，无法实现电机在重载下，以系统限制的最大功率运行。另一种方法通过动态调整输入指令的方式实现，当检测到电机的输出功率超过规定阈值时，系统逐步降低指令速度，使得电机功率降至允许的最大功率。然而该方法本质是在电机的速度控制环路之外叠加了一个功率控制环路，为避免震荡，功率控制环路的带宽需远低于速度控制环路。因此，当负载波动较快时，由于功率控制环路带宽较低，该方法极易出现功率过冲，无法满足对最大功率的限制。
3、由此可见本领域中需要一种新的用于直流无刷电机的限功率恒速控制方法，该方法能够提供更高的控制带宽并同时实现精准的功率限制。
技术实现思路
1、本发明提出一种新的基于foc的直流无刷电机限功率恒速控制方法，该方法基于矢量控制(foc)架构，实时计算若运行至系统允许的最大功率所需的转矩电流，并将其同恒速控制模块实时输出的若运行至指令速度所需的转矩电流比较，通过电流钳位逻辑输出二者中的较小值，从而实现在不超过最大功率前提下，尽可能满足恒速控制所需的转矩电流，使得电机的实际转速逼近指令转速。
2、基于上述技术目的，本发明提供一种基于foc的直流无刷电机限功率恒速控制方法，所述方法用于电机矢量控制系统，所述电机矢量控制系统包括：q轴电压生成单元、d轴电压生成单元、三相电压生成单元、三相电流采集单元及恒速q轴目标电流运算单元；所述恒速q轴目标电流运算单元包括：恒速pi控制单元、恒功率控制单元及电流钳位逻辑单元；
3、所述限功率恒速控制方法包括：
4、将指令转速spdcmd和电机当前的实际转速spdact输入恒速pi控制单元运算获得指令转速spdcmd下的恒速q轴目标电流iq_spd；
5、根据最大功率设定值pwrmax运算获得最大功率所需的恒速q轴目标电流iq_pwr_max；所述运算过程满足于：其中vd为d轴控制电压，vq为q轴控制电压，id_fb为d轴实测电流；
6、将最大功率所需的恒速q轴目标电流iq_pwr_max送入低通滤波器，进行低通滤波处理，以避免iq_pwr_max的高频波动对系统控制产生的震荡，产生滤波后的最大功率所需的恒速q轴目标电流iq_pwr_max_filt；
7、将滤波后的最大功率所需的恒速q轴目标电流iq_pwr_max_filt和恒速q轴目标电流iq_spd送入电流钳位逻辑单元，该电流钳位逻辑单元的输出为最大功率所需的恒速q轴目标电流iq_pwr_max_filt和恒速q轴目标电流iq_spd中的较小值；且由电流钳位逻辑单元输出结果作为最终恒速q轴目标电流iq_ref输入至q轴电压生成单元。
8、在一个实施例中，所述q轴电压生成单元用于生成控制电机运行的q轴控制电压vq，所述d轴电压生成单元用于生成控制电机运行的d轴控制电压vd。
9、在一个实施例中，所述三相电压生成单元用于将q轴电压生成单元和d轴电压生成单元生成的q轴控制电压vq和d轴控制电压vd转换成控制电机运行的三相电压值并输出至电机以控制电机运转。
10、在一个实施例中，所述三相电流采集单元用于采集电机实际运转状态下的三相电流值，并将三相电流值转换为q轴实测电流iq_fb及d轴实测电流id_fb。
11、在一个实施例中，所述恒速pi控制单元所进行的pi控制包括：
12、利用指令转速spdcmd与实际转速spdact实时计算差值err；
13、通过比例项乘法器将差值err放大kp倍送入加法器；
14、通过积分项乘法器将差值err放大ki倍后送入积分器，积分器的结果也送入加法器；
15、加法器输出达到指令转速spd_cmd所需的恒速q轴目标电流iq_spd；其中，比例项增益kp正相关于负载转动惯量，负相关于电机极对数和反电动势常数，积分项增益ki正相关于恒速pi控制更新的周期。
16、与现有技术相比，本发明的一个或多个实施例可以具有如下优点：
17、该方法基于直流无刷电机的矢量控制(foc)技术，可实现无论负载如何波动，电机均在不超过系统允许的最大输出功率前提下，实际转速尽可能逼近指令速度。
18、本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
1.一种基于foc的直流无刷电机限功率恒速控制方法，所述方法用于电机矢量控制系统，所述电机矢量控制系统包括：q轴电压生成单元、d轴电压生成单元、三相电压生成单元、三相电流采集单元及恒速q轴目标电流运算单元；所述恒速q轴目标电流运算单元包括：恒速pi控制单元、控制单元及电流钳位逻辑单元；
2.根据权利要求1所述的限功率恒速控制方法，其特征在于，所述q轴电压生成单元用于生成控制电机运行的q轴控制电压vq，所述d轴电压生成单元用于生成控制电机运行的d轴控制电压vd。
3.根据权利要求1所述的限功率恒速控制方法，其特征在于，所述三相电压生成单元用于将q轴电压生成单元和d轴电压生成单元生成的q轴控制电压vq和d轴控制电压vd转换成控制电机运行的三相电压值并输出至电机以控制电机运转。
4.根据权利要求1所述的限功率恒速控制方法，其特征在于，所述三相电流采集单元用于采集电机实际运转状态下的三相电流值，并将三相电流值转换为q轴实测电流iq_fb及d轴实测电流id_fb。
5.根据权利要求1所述的限功率恒速控制方法，其特征在于，所述恒速pi控制单元所进行的pi控制包括：
6.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，其中，该计算机指令被处理器执行时实现权利要求1-5之一所述方法的步骤。
7.一种电机矢量控制系统，其特征在于，所述电机矢量控制系统执行权利要求1-5之一所述方法对电机运行进行限功率恒速控制。
