專利名稱：用于控制永磁同步電動機的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及用于控制電動機的方法。更特別地，本發(fā)明涉及用于控制在諸如混合動力車、燃料電池車等的電動車中使用的永磁同步電動機的方法。
背景技術(shù)：
永磁同步電動機(PMSM)是高功率和高效率電動機，其廣泛地用在包括混合動力車、燃料電池車等的電動車領(lǐng)域以及其它工業(yè)領(lǐng)域中。特別地，內(nèi)置式永磁同步電動機(IPMSM)是具有插入轉(zhuǎn)子鐵芯中的永磁體的同步電動機。IPMSM具有極好的高速耐久性和操縱性能，并且因此適合于用作電動車電動機。如

圖1所示，根據(jù)用于控制永磁同步電動機的常規(guī)方法，電流命令發(fā)生器35接收扭矩命令I(lǐng) 和永磁同步電動機的旋轉(zhuǎn)速度ω _，并基于電流命令映射表數(shù)據(jù)36a和36b來產(chǎn)生d軸電流命令i/和q軸電流命令i:。當(dāng)電流命令發(fā)生器；35輸出所產(chǎn)生的d軸和q軸電流命令i/和時，電流控制器(未示出)基于d軸和q軸電流命令i/和來產(chǎn)生d軸和q軸電壓命令V/和Vt；。此后，通過三相電壓命令VuW和V/的產(chǎn)生以及逆變器的脈寬調(diào)制(PWM)和三相電流控制， 來適當(dāng)?shù)乜刂朴来磐诫妱訖C。然而，傳統(tǒng)上，基于預(yù)定的參考電壓映射表(即，基于在滿足電動機的輸出規(guī)格的最低DC鏈電壓處設(shè)定的映射表)、根據(jù)扭矩命令和電動機旋轉(zhuǎn)速度來產(chǎn)生預(yù)定的電流命令并產(chǎn)生相應(yīng)電動機速度處的扭矩，而不管作為電動機的電源的電池的電壓如何。因此，不能實時地反映電池電壓變化，這會降低當(dāng)在運轉(zhuǎn)期間電池電壓提高時逆變器的電壓利用。特別地，在諸如混合動力車、燃料電池車等的電動車中，由于在車輛驅(qū)動電動機運轉(zhuǎn)期間的電池電壓高于映射表被設(shè)定的參考電壓，所以基于在參考電壓處設(shè)定的映射表來產(chǎn)生電流命令在電壓和電流的使用方面是不利的。因此，可以對各電壓步長直到在驅(qū)動車輛時產(chǎn)生的最大電壓使用電流命令映射表來執(zhí)行線性插值法。然而，這需要大量的數(shù)據(jù)存儲以及相當(dāng)多的時間和努力。因此，在本領(lǐng)域中需要用于控制在電動車中使用的永磁同步電動機的方法。本背景技術(shù)部分中公開的上述信息只是為了增強對本發(fā)明的背景的理解，并且因此可能包含不構(gòu)成在該國對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言已知的現(xiàn)有技術(shù)的信息。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種用于控制在電動車(諸如混合動力車、燃料電池車等)中使用的永磁同步電動機的方法，其可以實時地反映電池電壓變化。在某些優(yōu)選實施例中，本發(fā)明提供了一種用于控制永磁同步電動機的方法，其實時地補償電池電壓變化以改善電動機一逆變器系統(tǒng)的電壓利用，并繼而改善車輛的燃料效率。
在優(yōu)選實施例中，本發(fā)明提供了一種用于控制永磁同步電動機的方法，該方法優(yōu)選地包括檢測永磁同步電動機的絕對角位置；基于檢測到的絕對角位置來適當(dāng)?shù)赜嬎阌来磐诫妱訖C的旋轉(zhuǎn)速度；適當(dāng)?shù)貦z測作為電源的電池的電壓；基于扭矩命令、永磁同步電動機的旋轉(zhuǎn)速度和電池電壓，從永磁同步電動機的旋轉(zhuǎn)速度中適當(dāng)?shù)赜嬎闶闺姵仉妷鹤兓玫窖a償?shù)难a償速度；使用預(yù)定的電流命令映射表(current command map)來產(chǎn)生與扭矩命令和補償速度相對應(yīng)的d軸電流命令和q軸電流命令；基于檢測到的絕對角位置來將流入永磁同步電動機的三相電流轉(zhuǎn)換為d軸反饋電流和q軸反饋電流；基于d軸電流命令、 q軸電流命令、d軸反饋電流和q軸反饋電流來適當(dāng)?shù)赜嬎鉪軸電壓命令和q軸電壓命令； 基于檢測到的絕對角位置來將d軸電壓命令和q軸電壓命令轉(zhuǎn)換為三相電壓命令；以及基于三相電壓命令來控制永磁同步電動機的運轉(zhuǎn)。在優(yōu)選實施例中，計算補償速度的步驟可以優(yōu)選地包括確定永磁同步電動機的旋轉(zhuǎn)速度是否大于預(yù)定的權(quán)重施加速度；如果永磁同步電動機的旋轉(zhuǎn)速度大于權(quán)重施加速度，則通過向旋轉(zhuǎn)速度和扭矩命令施加權(quán)重來適當(dāng)?shù)赜嬎愎ぷ鳈?quán)重(operating weight)； 并且基于工作權(quán)重和在設(shè)定電流命令映射表時使用的參考電壓，從永磁同步電動機的旋轉(zhuǎn)速度計算使電池電壓變化得到補償?shù)难a償速度。在另一優(yōu)選實施例中，可以基于預(yù)定的速度權(quán)重和扭矩命令權(quán)重，通過下面的等式El來計算工作權(quán)重
權(quán)利要求
1.一種用于控制永磁同步電動機的方法，該方法包括 檢測永磁同步電動機的絕對角位置；基于檢測到的絕對角位置來計算所述永磁同步電動機的旋轉(zhuǎn)速度； 檢測作為電源的電池的電壓；基于扭矩命令、所述永磁同步電動機的所述旋轉(zhuǎn)速度和電池電壓，從所述永磁同步電動機的所述旋轉(zhuǎn)速度計算使電池電壓變化得到補償?shù)难a償速度；使用預(yù)定的電流命令映射表來產(chǎn)生與所述扭矩命令和所述補償速度相對應(yīng)的d軸電流命令和q軸電流命令；基于所述檢測到的絕對角位置，將流入所述永磁同步電動機的三相電流轉(zhuǎn)換為d軸反饋電流和q軸反饋電流；基于所述d軸電流命令、所述q軸電流命令、所述d軸反饋電流和所述q軸反饋電流來計算d軸電壓命令和q軸電壓命令；基于所述檢測到的絕對角位置，將所述d軸電壓命令和所述q軸電壓命令轉(zhuǎn)換為三相電壓命令；和基于所述三相電壓命令來控制所述永磁同步電動機的運轉(zhuǎn)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述計算補償速度的步驟包括確定所述永磁同步電動機的所述旋轉(zhuǎn)速度是否大于預(yù)定的權(quán)重施加速度； 如果所述永磁同步電動機的所述旋轉(zhuǎn)速度大于所述權(quán)重施加速度，則通過向所述旋轉(zhuǎn)速度和所述扭矩命令施加權(quán)重來計算工作權(quán)重；和基于所述工作權(quán)重和在設(shè)定所述電流命令映射表時使用的參考電壓，從所述永磁同步電動機的所述旋轉(zhuǎn)速度計算使電池電壓變化得到補償?shù)乃鲅a償速度。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中基于預(yù)定的速度權(quán)重和扭矩命令權(quán)重，通過以下等式El來計算所述工作權(quán)重El ..Kn= K^rpm-ω0) + Κτ\τ;\其中Kn表示所述工作權(quán)重，Κω表示所述速度權(quán)重，ω_表示所述電動機旋轉(zhuǎn)速度，ω0 表示所述權(quán)重施加開始速度，Kt表示所述扭矩命令權(quán)重，并且T/表示所述扭矩命令。
4.如權(quán)利要求2所述的方法，其中如果所述永磁同步電動機的所述旋轉(zhuǎn)速度小于所述權(quán)重施加速度，則所述工作權(quán)重為零。
5.如權(quán)利要求2所述的方法，其中所述計算補償速度的步驟還包括確定所述電池電壓是否大于預(yù)定的補償開始電壓，其中如果所述電池電壓大于所述補償開始電壓，則計算所述補償速度并將其用作所述電流命令映射表數(shù)據(jù)的輸入，并且如果所述電池電壓小于所述補償開始電壓，則所述永磁同步電動機的所述旋轉(zhuǎn)速度代替所述補償速度被用作所述電流命令映射表數(shù)據(jù)的輸入。
6.如權(quán)利要求2所述的方法，其中通過電動機速度歸一化公式來計算所述補償速度， 在所述電動機速度歸一化公式中，所述工作權(quán)重、所述電池電壓和所述永磁同步電動機的所述旋轉(zhuǎn)速度被用作輸入變量。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其中所述補償速度是通過以下等式Ε2所表示的所述電動機速度歸一化公式計算的歸一化電動機速度
8.一種用于控制永磁同步電動機的方法，該方法包括檢測永磁同步電動機的絕對角位置；基于檢測到的絕對角位置來計算所述永磁同步電動機的旋轉(zhuǎn)速度；檢測作為電源的電池的電壓；計算補償速度，其中由所述補償速度補償電池電壓變化；使用預(yù)定的電流命令映射表來產(chǎn)生與所述扭矩命令和所述補償速度相對應(yīng)的d軸電流命令和q軸電流命令；基于所述檢測到的絕對角位置，將流入所述永磁同步電動機的三相電流轉(zhuǎn)換為d軸反饋電流和q軸反饋電流；基于所述d軸電流命令、所述q軸電流命令、所述d軸反饋電流和所述q軸反饋電流來計算d軸電壓命令和q軸電壓命令；基于所述檢測到的絕對角位置，將所述d軸電壓命令和所述q軸電壓命令轉(zhuǎn)換為三相電壓命令；和基于所述三相電壓命令來控制所述永磁同步電動機的運轉(zhuǎn)。
9.如權(quán)利要求8所述的用于控制永磁同步電動機的方法，其中基于扭矩命令、所述永磁同步電動機的所述旋轉(zhuǎn)速度和所述電池電壓，從所述永磁同步電動機的所述旋轉(zhuǎn)速度計算所述補償速度。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于控制永磁同步電動機的方法，其包括檢測永磁同步電動機的絕對角位置；基于檢測到的絕對角位置計算永磁同步電動機的旋轉(zhuǎn)速度；檢測作為電源的電池的電壓；計算使電池電壓變化得到補償?shù)难a償速度；使用預(yù)定的電流命令映射表產(chǎn)生與扭矩命令和補償速度相對應(yīng)的d軸電流命令和q軸電流命令；基于檢測到的絕對角位置，將流入永磁同步電動機的三相電流轉(zhuǎn)換為d軸反饋電流和q軸反饋電流；基于d軸電流命令、q軸電流命令、d軸反饋電流和q軸反饋電流計算d軸電壓命令和q軸電壓命令；基于檢測到的絕對角位置，將d軸電壓命令和q軸電壓命令轉(zhuǎn)換為三相電壓命令；和基于三相電壓命令控制永磁同步電動機的運轉(zhuǎn)。
文檔編號H02P6/16GK102208890SQ20101028924
公開日2011年10月5日 申請日期2010年7月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月31日
發(fā)明者李永國, 鄭鎮(zhèn)煥, 金凡植 申請人:現(xiàn)代自動車株式會社, 起亞自動車株式會社