本發(fā)明涉及電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種電動(dòng)汽車永磁同步電機(jī)控制方法及控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

永磁同步電機(jī)效率高、功率密度大，是主流的電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)。

圖1是電動(dòng)汽車永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)的一般原理圖，該控制系統(tǒng)包括動(dòng)力電池、電機(jī)控制器和永磁同步電機(jī)。

動(dòng)力電池為電機(jī)控制器提供直流電源。

電機(jī)控制器用于控制永磁同步電機(jī)按指令運(yùn)行。電機(jī)控制器包括逆變電路(直流母線電容C0、逆變橋Q1～Q6)、傳感器(直流母線電壓傳感器、電機(jī)相電流傳感器)和控制電路。電機(jī)控制器直流母線連接動(dòng)力電池，交流端連接永磁同步電機(jī)。電機(jī)控制器通過逆變橋?qū)⒅绷麟娔孀優(yōu)槿嘟涣麟?，用三相交流電控制永磁同步電機(jī)的運(yùn)行。

永磁同步電機(jī)接受電機(jī)控制器的控制，同時(shí)永磁同步電機(jī)上的傳感器向電機(jī)控制器提供電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)角和轉(zhuǎn)速信號(hào)。

電機(jī)控制電路通過傳感器獲取直流母線電壓、電機(jī)相電流、電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速、電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角信號(hào)，通過通訊接口從電機(jī)控制器外部獲取電機(jī)轉(zhuǎn)矩命令?？刂齐娐穼?duì)以上信號(hào)進(jìn)行處理后產(chǎn)生六個(gè)脈寬調(diào)制信號(hào)(PWM信號(hào))并輸出至逆變橋以分別控制六個(gè)開關(guān)管(Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6)動(dòng)作，從而控制永磁同步電機(jī)運(yùn)行。

圖2是電機(jī)控制器的控制電路的一般原理圖，控制電路包括電壓調(diào)制比控制單元、電流命令查表或計(jì)算單元、abc→dq坐標(biāo)變換單元、電流控制單元、dq →abc坐標(biāo)變換單元、占空比計(jì)算單元和PWM信號(hào)生成單元。

圖3是電機(jī)控制電路的電壓調(diào)制比控制單元的一般原理圖，電壓調(diào)制比控制單元可以通過代數(shù)運(yùn)算或者反饋控制的方法輸出氣隙磁鏈命令。其中，電壓調(diào)制比命令m^*一般是一個(gè)常數(shù)。實(shí)際電壓調(diào)制比m由如下公式定義：

其中U_dc為直流母線電壓，u_s為電機(jī)相電壓幅值，u_d、u_q為實(shí)際電機(jī)相電壓矢量在轉(zhuǎn)子坐標(biāo)(dq坐標(biāo))中的投影值，u_d^*、u_q^*為電機(jī)相電壓命令矢量在轉(zhuǎn)子坐標(biāo)(dq坐標(biāo))中的投影值。由于實(shí)際電機(jī)相電壓和相電壓命令幾乎相等，而實(shí)際相電壓不容易檢測(cè)，相電壓命令容易檢測(cè)，因此可以直接用相電壓命令代替實(shí)際相電壓來計(jì)算實(shí)際電壓調(diào)制比。

abc→dq坐標(biāo)變換單元用于把定子坐標(biāo)系(abc坐標(biāo)系)下的電機(jī)電流矢量信號(hào)(i_a，i_b，i_c)變換為轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系(dq坐標(biāo)系)下的電流矢量(I_d，I_q)。反之，dq→abc坐標(biāo)變換單元用于把dq坐標(biāo)系下的電壓命令矢量(u_d^*，u_q^*)變換成定子坐標(biāo)系下的電壓命令矢量(u_a^*，u_b^*，u_c^*)。

電流命令查表或計(jì)算單元用于根據(jù)氣隙磁鏈命令ψ^*、轉(zhuǎn)矩命令T_e^*查詢標(biāo)定數(shù)據(jù)表或通過計(jì)算的方法得到電機(jī)電流命令(I_d^*，I_q^*)。

電流控制單元用于根據(jù)電流命令(I_d^*，I_q^*)、電流反饋值(I_d，I_q)、以及電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n，對(duì)電機(jī)電流進(jìn)行控制，該模塊輸出電壓命令(u_d^*，u_q^*)。

占空比計(jì)算單元用于根據(jù)當(dāng)前直流母線電壓U_dc，把電壓命令(u_a^*，u_b^*，u_c^*)計(jì)算為逆變橋中六個(gè)開關(guān)管的PWM信號(hào)占空比命令(D_Q1，D_Q2，D_Q3，D_Q4，D_Q5，D_Q6)。

PWM信號(hào)生成單元用于根據(jù)PWM信號(hào)占空比命令(D_Q1，D_Q2，D_Q3，D_Q4，D_Q5，D_Q6)產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)逆變橋的最終PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)。

以上就是現(xiàn)有電動(dòng)汽車永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)的一般工作原理。

以上系統(tǒng)的一個(gè)缺點(diǎn)是電機(jī)控制器的控制能力會(huì)隨著電機(jī)轉(zhuǎn)速的升高而變 弱，當(dāng)電動(dòng)汽車因?yàn)檐囕喆蚧蜍囕v下坡而超速時(shí)電機(jī)就會(huì)有失控的可能。一旦電機(jī)失控車輛的安全會(huì)受到嚴(yán)重威脅，因此需要一種方法保證電機(jī)超速后不失控。

現(xiàn)有應(yīng)對(duì)電機(jī)超速方法一般是：電機(jī)超速不嚴(yán)重時(shí)，電機(jī)控制器會(huì)對(duì)最大允許輸出的功率進(jìn)行降額；電機(jī)超速嚴(yán)重時(shí)，電機(jī)控制器將逆變電路中的所有開關(guān)管(Q1～Q6)斷開，逆變電路進(jìn)入無控整流狀態(tài)。

然而，在電機(jī)超速狀態(tài)下切換成無控整流后，電機(jī)會(huì)輸出較大的阻力力矩，而且阻力力矩的大小是完全不受駕駛員控制的，因此不僅會(huì)對(duì)高速駕駛中的駕駛員產(chǎn)生意料之外的干擾，而且車輛突然減速極易造成追尾事故。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種電動(dòng)汽車永磁同步電機(jī)控制方法及控制系統(tǒng)，可對(duì)車載永磁同步電機(jī)進(jìn)行超速保護(hù)，解決永磁同步電機(jī)因超速而失控的問題。

本發(fā)明實(shí)施例提供一種電動(dòng)汽車永磁同步電機(jī)控制方法，通過電機(jī)控制器控制永磁同步電機(jī)的運(yùn)行，電機(jī)控制器包括逆變橋和控制電路，逆變橋?qū)⒅绷麟娔孀優(yōu)槿嘟涣麟姴⑤敵鲋劣来磐诫姍C(jī)，逆變橋中包括六個(gè)開關(guān)管，控制電路生成六個(gè)PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出至逆變橋以分別控制該六個(gè)開關(guān)管動(dòng)作，該電動(dòng)汽車永磁同步電機(jī)控制方法包括：

當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速低于n1時(shí)，控制電路使電壓調(diào)制比命令保持為常數(shù)，且控制電路向逆變橋輸出PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)；

當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速升高超過n1時(shí)，控制電路使電壓調(diào)制比命令隨電機(jī)轉(zhuǎn)速升高而下降，直至電機(jī)轉(zhuǎn)速到達(dá)n2時(shí)電壓調(diào)制比命令下降為零，且控制電路向逆變橋輸出PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)，其中n2＞n1；

當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速升高超過n4時(shí)，控制電路不再向逆變橋輸出PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)，轉(zhuǎn)而切換至向逆變橋輸出三相短路驅(qū)動(dòng)信號(hào)，其中n4≥n2；

當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速下降低于n3時(shí)，控制電路不再向逆變橋輸出三相短路驅(qū)動(dòng)信號(hào)，轉(zhuǎn)而切換至向逆變橋輸出PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)，其中n4≥n3≥n2；

當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速下降低于n2時(shí)，控制電路使電壓調(diào)制比命令隨電機(jī)轉(zhuǎn)速下降而升高，直至電機(jī)轉(zhuǎn)速到達(dá)n1時(shí)電壓調(diào)制比命令恢復(fù)至原常數(shù)值，且控制電路向逆變橋輸出PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)。

進(jìn)一步地，在第一實(shí)施例中，n4＞n3＞n2。

進(jìn)一步地，在第二實(shí)施例中，n4＞n2，且n3＝n4。

進(jìn)一步地，在第三實(shí)施例中，n4＞n2，且n3＝n2。

進(jìn)一步地，在第四實(shí)施例中，n4＝n3＝n2。

進(jìn)一步地，當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速超過n2時(shí)，控制電路使電壓調(diào)制比命令維持為零。

進(jìn)一步地，向逆變橋輸出的三相短路驅(qū)動(dòng)信號(hào)使逆變橋中上方三個(gè)開關(guān)管全部斷開，下方三個(gè)開關(guān)管全部導(dǎo)通；或者使逆變橋中上方三個(gè)開關(guān)管全部導(dǎo)通，下方三個(gè)開關(guān)管全部斷開。

本發(fā)明實(shí)施例還提供一種電動(dòng)汽車永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)，包括動(dòng)力電池、電機(jī)控制器和永磁同步電機(jī)，電機(jī)控制器控制永磁同步電機(jī)的運(yùn)行，電機(jī)控制器包括逆變橋和控制電路，逆變橋?qū)⒅绷麟娔孀優(yōu)槿嘟涣麟姴⑤敵鲋劣来磐诫姍C(jī)，逆變橋中包括六個(gè)開關(guān)管，控制電路包括PWM信號(hào)生成單元、電壓調(diào)制比控制單元、短路控制切換單元和三相短路輸出單元，PWM信號(hào)生成單元生成六個(gè)PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出至逆變橋以分別控制該六個(gè)開關(guān)管動(dòng)作，其中：

當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速低于n1時(shí)，電壓調(diào)制比控制單元使電壓調(diào)制比命令保持為常數(shù)，且PWM信號(hào)生成單元向逆變橋輸出PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)；

當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速升高超過n1時(shí)，電壓調(diào)制比控制單元使電壓調(diào)制比命令隨電機(jī)轉(zhuǎn)速升高而下降，直至電機(jī)轉(zhuǎn)速到達(dá)n2時(shí)電壓調(diào)制比命令下降為零，且PWM信號(hào)生成單元向逆變橋輸出PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)，其中n2＞n1；

當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速升高超過n4時(shí)，PWM信號(hào)生成單元不再向逆變橋輸出PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)，轉(zhuǎn)而由短路控制切換單元切換至由三相短路輸出單元向逆變橋輸出三相短路驅(qū)動(dòng)信號(hào)，其中n4≥n2；

當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速下降低于n3時(shí)，三相短路輸出單元不再向逆變橋輸出三相短路驅(qū)動(dòng)信號(hào)，轉(zhuǎn)而由短路控制切換單元切換至由PWM信號(hào)生成單元向逆變橋輸出PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)，其中n4≥n3≥n2；

當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速下降低于n2時(shí)，電壓調(diào)制比控制單元使電壓調(diào)制比命令隨電機(jī)轉(zhuǎn)速下降而升高，直至電機(jī)轉(zhuǎn)速到達(dá)n1時(shí)電壓調(diào)制比命令恢復(fù)至原常數(shù)值，且PWM信號(hào)生成單元向逆變橋輸出PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)。

進(jìn)一步地，在第一實(shí)施例中，n4＞n3＞n2。

進(jìn)一步地，在第二實(shí)施例中，n4＞n2，且n3＝n4。

進(jìn)一步地，在第三實(shí)施例中，n4＞n2，且n3＝n2。

進(jìn)一步地，在第四實(shí)施例中，n4＝n3＝n2。

進(jìn)一步地，當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速超過n2時(shí)，電壓調(diào)制比控制單元使電壓調(diào)制比命令維持為零。

進(jìn)一步地，三相短路輸出單元向逆變橋輸出的三相短路驅(qū)動(dòng)信號(hào)使逆變橋中上方三個(gè)開關(guān)管全部斷開，下方三個(gè)開關(guān)管全部導(dǎo)通；或者使逆變橋中上方三個(gè)開關(guān)管全部導(dǎo)通，下方三個(gè)開關(guān)管全部斷開。

本發(fā)明實(shí)施例提供的電動(dòng)汽車永磁同步電機(jī)控制方法及控制系統(tǒng)，根據(jù)電機(jī)超速的嚴(yán)重程度不同，控制電路分為三個(gè)狀態(tài)：正常狀態(tài)(A)、電壓調(diào)制比下降狀態(tài)(B)以及三相短路狀態(tài)(C)，可以實(shí)現(xiàn)在電機(jī)發(fā)生超速時(shí)降低被控電機(jī)失控的可能，同時(shí)保證進(jìn)入超速和退出超速的過程中電機(jī)扭矩變化變得緩慢柔和，不會(huì)有扭矩波動(dòng)或扭矩突變，而且超速時(shí)電機(jī)只會(huì)輸出微弱的阻力扭矩，不會(huì)對(duì)正常駕駛造成干擾。

上述說明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段，而可依照說明書的內(nèi)容予以實(shí)施，并且為了讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更明顯易懂，以下特舉較佳實(shí)施例并配合附圖，詳細(xì)說明如下。

附圖說明

圖1是電動(dòng)汽車永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)的一般原理圖。

圖2是電機(jī)控制器的控制電路的一般原理圖。

圖3是電機(jī)控制電路中電壓調(diào)制比控制單元的一般原理圖。

圖4是本發(fā)明實(shí)施例中電機(jī)控制器的控制電路的原理圖。

圖5是圖4的電機(jī)控制電路中電壓調(diào)制比控制單元的原理圖。

圖6是本發(fā)明第一實(shí)施例中電機(jī)控制的原理圖。

圖7是本發(fā)明第一實(shí)施例中電機(jī)控制的邏輯圖。

圖8是逆變橋處于三相短路狀態(tài)時(shí)的電路原理圖(下管全導(dǎo)通上管全斷開)。

圖9是本發(fā)明第二實(shí)施例中電機(jī)控制的原理圖。

圖10是本發(fā)明第三實(shí)施例中電機(jī)控制的原理圖。

圖11是本發(fā)明第四實(shí)施例中電機(jī)控制的原理圖。

具體實(shí)施方式

為更進(jìn)一步闡述本發(fā)明為達(dá)成預(yù)定發(fā)明目的所采取的技術(shù)手段及功效，以下結(jié)合附圖及較佳實(shí)施例，對(duì)依據(jù)本發(fā)明提出的具體實(shí)施方式、結(jié)構(gòu)、特征及功效，詳細(xì)說明如后。

本發(fā)明實(shí)施例提供的電動(dòng)汽車永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)包括動(dòng)力電池、電機(jī)控制器和永磁同步電機(jī)(可參圖1)。

動(dòng)力電池為電機(jī)控制器提供直流電源。

電機(jī)控制器用于控制永磁同步電機(jī)按指令運(yùn)行。電機(jī)控制器包括逆變電路(直流母線電容C0、逆變橋Q1～Q6)、傳感器(直流母線電壓傳感器、電機(jī)相電流傳感器)和控制電路。電機(jī)控制器直流母線連接動(dòng)力電池，交流端連接永磁同步電機(jī)。電機(jī)控制器通過逆變橋?qū)⒅绷麟娔孀優(yōu)槿嘟涣麟?，用三相交流電控制永磁同步電機(jī)的運(yùn)行。

永磁同步電機(jī)接受電機(jī)控制器的控制，同時(shí)永磁同步電機(jī)上的傳感器向電機(jī)控制器提供電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)角和轉(zhuǎn)速信號(hào)。

電機(jī)控制電路通過傳感器獲取直流母線電壓、電機(jī)相電流、電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速、電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角信號(hào)，通過通訊接口從電機(jī)控制器外部獲取電機(jī)轉(zhuǎn)矩命令?？刂? 電路對(duì)以上信號(hào)進(jìn)行處理后產(chǎn)生六個(gè)脈寬調(diào)制信號(hào)(PWM信號(hào))并輸出至逆變橋以分別控制六個(gè)開關(guān)管(Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6)動(dòng)作，從而控制永磁同步電機(jī)運(yùn)行。

請(qǐng)參圖4與圖5，在本發(fā)明實(shí)施例中，電機(jī)控制器的控制電路包括電壓調(diào)制比控制單元、電流命令查表或計(jì)算單元、abc→dq坐標(biāo)變換單元、電流控制單元、dq→abc坐標(biāo)變換單元、占空比計(jì)算單元和PWM信號(hào)生成單元。

本發(fā)明實(shí)施例的電機(jī)控制電路與現(xiàn)有的電機(jī)控制電路主要區(qū)別在于，本發(fā)明實(shí)施例的電機(jī)控制電路在現(xiàn)有的電機(jī)控制電路基礎(chǔ)上做了以下三點(diǎn)改進(jìn)：

一是改進(jìn)了控制電路中的電壓調(diào)制比控制單元，使電壓調(diào)制比命令m^*不再保持常數(shù)，而是根據(jù)電機(jī)轉(zhuǎn)速變化。

二是在控制電路中加入了短路控制切換單元，該短路控制切換單元可根據(jù)預(yù)定的電機(jī)轉(zhuǎn)速條件切換控制電路為PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出或三相短路驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出。

三是在控制電路中加入了三相短路輸出單元，在控制電路被切換至三相短路驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出時(shí)，該三相短路輸出單元用于向逆變橋輸出三相短路驅(qū)動(dòng)信號(hào)。

請(qǐng)結(jié)合圖6與圖7，本發(fā)明實(shí)施例提供的電動(dòng)汽車永磁同步電機(jī)的控制原理，是根據(jù)電機(jī)超速的嚴(yán)重程度不同，控制電路分為三個(gè)狀態(tài)，即：正常狀態(tài)(A)、電壓調(diào)制比下降狀態(tài)(B)以及三相短路狀態(tài)(C)。

狀態(tài)(A)：系統(tǒng)上電后初始狀態(tài)為(A)。電機(jī)轉(zhuǎn)速低于n1時(shí)控制電路處于狀態(tài)(A)。當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速低于n1時(shí)，電壓調(diào)制比命令m^*為常數(shù)，經(jīng)過控制電路的電壓調(diào)制比控制單元控制，實(shí)際電壓調(diào)制比m被控制為常數(shù)。控制電路對(duì)系統(tǒng)的當(dāng)前各種信號(hào)(如直流母線電壓、電機(jī)相電流、電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速、電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角信號(hào)、電機(jī)轉(zhuǎn)矩命令)進(jìn)行處理后，由PWM信號(hào)生成單元最終生成六個(gè)PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)并向逆變橋輸出，以分別控制逆變橋中的六個(gè)開關(guān)管(Q1～Q6)動(dòng)作。根據(jù)六個(gè)開關(guān)管導(dǎo)通/斷開的動(dòng)作及持續(xù)時(shí)間，逆變橋可將動(dòng)力電池的直流電逆變?yōu)樗璧娜嘟涣麟姴⑤敵鲋硫?qū)動(dòng)永磁同步電機(jī)運(yùn)行。

需要指出的是，在系統(tǒng)尚未進(jìn)入弱磁控制前的低速段，系統(tǒng)的實(shí)際電壓調(diào)制比m會(huì)比電壓調(diào)制比命令m^*低(即m<m^*)，這是本領(lǐng)域技術(shù)人員眾所周知的知識(shí)。而電機(jī)在較高轉(zhuǎn)速時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)入弱磁控制狀態(tài)，實(shí)際電壓調(diào)制比m會(huì)跟蹤電壓調(diào)制比命令m^*。

狀態(tài)(B)：在狀態(tài)(A)下電機(jī)轉(zhuǎn)速升高超過n1時(shí)，或者在狀態(tài)(C)下電機(jī)轉(zhuǎn)速下降低于n3時(shí)，控制電路進(jìn)入狀態(tài)(B)。在狀態(tài)(B)下，控制電路的電壓調(diào)制比控制單元使電壓調(diào)制比命令m^*隨電機(jī)轉(zhuǎn)速成函數(shù)關(guān)系，電機(jī)轉(zhuǎn)速n越高，電壓調(diào)制比命令m^*越低，直至電機(jī)轉(zhuǎn)速到達(dá)n2時(shí)電壓調(diào)制比命令m^*下降為零，并在電機(jī)轉(zhuǎn)速超過n2后保持電壓調(diào)制比命令m^*為零，其中n2＞n1。在狀態(tài)(B)下，控制電路也是由PWM信號(hào)生成單元最終生成六個(gè)PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)并向逆變橋輸出，以分別控制逆變橋中的六個(gè)開關(guān)管(Q1～Q6)動(dòng)作。

狀態(tài)(C)：在狀態(tài)(B)下電機(jī)轉(zhuǎn)速升高超過n4時(shí)，控制電路進(jìn)入狀態(tài)(C)。在電機(jī)轉(zhuǎn)速升高到達(dá)n4時(shí)，短路控制切換單元對(duì)控制電路的輸出進(jìn)行切換，將控制電路向逆變橋的輸出由原來輸出PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)切換至向逆變橋輸出三相短路驅(qū)動(dòng)信號(hào)(如圖4所示)，使逆變橋進(jìn)入三相短路狀態(tài)，即此時(shí)PWM信號(hào)生成單元不再向逆變橋中的六個(gè)開關(guān)管輸出PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)，轉(zhuǎn)而由三相短路輸出單元向逆變橋中的六個(gè)開關(guān)管輸出三相短路驅(qū)動(dòng)信號(hào)使逆變橋三相短路。三相短路輸出單元向逆變橋輸出的三相短路驅(qū)動(dòng)信號(hào)具體可使逆變橋中上方三個(gè)開關(guān)管(Q1、Q3、Q5)全部斷開，下方三個(gè)開關(guān)管(Q2、Q4、Q6)全部導(dǎo)通(如圖8所示)；或者使逆變橋中上方三個(gè)開關(guān)管(Q1、Q3、Q5)全部導(dǎo)通，下方三個(gè)開關(guān)管(Q2、Q4、Q6)全部斷開(圖未示)。在本實(shí)施例中，三相短路驅(qū)動(dòng)信號(hào)可以預(yù)設(shè)在電機(jī)控制器中，在狀態(tài)(C)下，由三相短路輸出單元向逆變橋輸出該預(yù)設(shè)的三相短路驅(qū)動(dòng)信號(hào)即可使逆變橋進(jìn)入三相短路狀態(tài)。

在狀態(tài)(C)下電機(jī)轉(zhuǎn)速下降至低于n3時(shí)，控制電路退出狀態(tài)(C)并進(jìn)入狀態(tài)(B)。在電機(jī)轉(zhuǎn)速下降到達(dá)n3時(shí)，短路控制切換單元對(duì)控制電路的輸出進(jìn)行再次切換，將控制電路向逆變橋的輸出由輸出三相短路驅(qū)動(dòng)信號(hào)(狀態(tài)C)切 換至向逆變橋輸出PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)(狀態(tài)B)，使逆變橋退出三相短路狀態(tài)，即此時(shí)三相短路輸出單元不再向逆變橋中的六個(gè)開關(guān)管輸出三相短路驅(qū)動(dòng)信號(hào)，轉(zhuǎn)而由PWM信號(hào)生成單元向逆變橋中的六個(gè)開關(guān)管輸出PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)使逆變橋退出三相短路。

另外，在狀態(tài)(C)下，電壓調(diào)制比命令m^*不影響對(duì)逆變橋的輸出，因此電壓調(diào)制比命令m^*可以是任意值。但是，從系統(tǒng)簡(jiǎn)潔性考慮，這時(shí)讓電壓調(diào)制比命令m^*為零是一個(gè)優(yōu)選的方案。也即是說，優(yōu)選地，當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速超過n2時(shí)，電壓調(diào)制比控制單元使電壓調(diào)制比命令維持為零(如圖6所示)。

由此可見，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種電動(dòng)汽車永磁同步電機(jī)控制方法，通過電機(jī)控制器控制永磁同步電機(jī)的運(yùn)行，電機(jī)控制器包括逆變橋和控制電路，逆變橋?qū)⒅绷麟娔孀優(yōu)槿嘟涣麟姴⑤敵鲋劣来磐诫姍C(jī)，逆變橋中包括六個(gè)開關(guān)管，控制電路生成六個(gè)PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出至逆變橋以分別控制該六個(gè)開關(guān)管動(dòng)作，其中該電動(dòng)汽車永磁同步電機(jī)控制方法包括：

當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速低于n1時(shí)，控制電路使電壓調(diào)制比命令保持為常數(shù)，且控制電路向逆變橋輸出PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)；

當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速升高超過n1時(shí)，控制電路使電壓調(diào)制比命令隨電機(jī)轉(zhuǎn)速升高而下降，直至電機(jī)轉(zhuǎn)速到達(dá)n2時(shí)電壓調(diào)制比命令下降為零，且控制電路向逆變橋輸出PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)，其中n2＞n1；

當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速升高超過n4時(shí)，控制電路不再向逆變橋輸出PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)，轉(zhuǎn)而切換至向逆變橋輸出三相短路驅(qū)動(dòng)信號(hào)，其中n4≥n2；

當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速下降低于n3時(shí)，控制電路不再向逆變橋輸出三相短路驅(qū)動(dòng)信號(hào)，轉(zhuǎn)而切換至向逆變橋輸出PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)，其中n4≥n3≥n2；

當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速下降低于n2時(shí)，控制電路使電壓調(diào)制比命令隨電機(jī)轉(zhuǎn)速下降而升高，直至電機(jī)轉(zhuǎn)速到達(dá)n1時(shí)電壓調(diào)制比命令恢復(fù)至原常數(shù)值，且控制電路向逆變橋輸出PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)。

在圖6所示的第一實(shí)施例中，n4＞n3＞n2。即在第一實(shí)施例中，當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn) 速升高到達(dá)n4時(shí)，控制電路切換至向逆變橋輸出三相短路驅(qū)動(dòng)信號(hào)，使逆變橋進(jìn)入三相短路狀態(tài)，而在電機(jī)轉(zhuǎn)速未到達(dá)n4時(shí)控制電路一直保持向逆變橋輸出PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)。當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速開始下降時(shí)，并不是在電機(jī)轉(zhuǎn)速下降到低于n4時(shí)即立刻使逆變橋退出三相短路狀態(tài)，而是在電機(jī)轉(zhuǎn)速下降至低于n3時(shí)，才使逆變橋退出三相短路狀態(tài)并返回PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出狀態(tài)。這實(shí)際上就是對(duì)兩種狀態(tài)的切換轉(zhuǎn)速做了滯環(huán)比較處理，以防止兩種狀態(tài)在臨界轉(zhuǎn)速附近因?yàn)樗俣雀蓴_而頻繁切換，帶來可能的負(fù)面影響，因此第一實(shí)施例是優(yōu)選的。

在圖9所示的第二實(shí)施例中，n4＞n2，且n3＝n4。即在第二實(shí)施例中，當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速升高到達(dá)n4時(shí)，控制電路切換至向逆變橋輸出三相短路驅(qū)動(dòng)信號(hào)，使逆變橋進(jìn)入三相短路狀態(tài)，而在電機(jī)轉(zhuǎn)速未到達(dá)n4時(shí)控制電路一直保持向逆變橋輸出PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)。當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速開始下降至低于n4(n3＝n4)時(shí)，使逆變橋退出三相短路狀態(tài)并返回PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出狀態(tài)。在本實(shí)施例中n3＝n4，因此是在相同電機(jī)轉(zhuǎn)速(n4)下使逆變橋進(jìn)入三相短路狀態(tài)和退出三相短路狀態(tài)(轉(zhuǎn)速升高至超過n4時(shí)進(jìn)入三相短路狀態(tài)，轉(zhuǎn)速下降至低于n4時(shí)退出三相短路狀態(tài))。此時(shí)狀態(tài)(B)和狀態(tài)(C)之間的切換沒有采用滯環(huán)方式，因此在臨界切換轉(zhuǎn)速時(shí)有可能會(huì)有狀態(tài)頻繁切換的問題，但是在實(shí)現(xiàn)上會(huì)比第一實(shí)施例簡(jiǎn)單。

在圖10所示的第三實(shí)施例中，n4＞n2，且n3＝n2。即在第三實(shí)施例中，當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速升高到達(dá)n4時(shí)，控制電路切換至向逆變橋輸出三相短路驅(qū)動(dòng)信號(hào)，使逆變橋進(jìn)入三相短路狀態(tài)，而在電機(jī)轉(zhuǎn)速未到達(dá)n4時(shí)控制電路一直保持向逆變橋輸出PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)。當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速開始下降時(shí)，并不是在電機(jī)轉(zhuǎn)速下降到低于n4時(shí)即立刻使逆變橋退出三相短路狀態(tài)，而是在電機(jī)轉(zhuǎn)速下降至低于n2(n3＝n2)時(shí)，才使逆變橋退出三相短路狀態(tài)并返回PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出狀態(tài)。即在本實(shí)施例中，是在不同電機(jī)轉(zhuǎn)速下使逆變橋進(jìn)入三相短路狀態(tài)和退出三相短路狀態(tài)(n4時(shí)進(jìn)入三相短路狀態(tài)，n2時(shí)退出三相短路狀態(tài))，當(dāng)逆變橋退出三相短路狀態(tài)時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)速處于n2。采用該方案時(shí)，由于電機(jī)電流控制滯后的影響，狀態(tài)切換時(shí)電機(jī)電流可能存在一定程度的波動(dòng)，導(dǎo)致輸出轉(zhuǎn)矩也隨之波動(dòng)，因此不是優(yōu)選 的方案，但是實(shí)現(xiàn)上比第一實(shí)施例簡(jiǎn)單。

在圖11所示的第四實(shí)施例中，n4＝n3＝n2。即在第四實(shí)施例中，當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速升高到達(dá)n2時(shí)，控制電路即切換至向逆變橋輸出三相短路驅(qū)動(dòng)信號(hào)，使逆變橋進(jìn)入三相短路狀態(tài)，而在電機(jī)轉(zhuǎn)速未到達(dá)n2時(shí)控制電路一直保持向逆變橋輸出PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)。當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速開始下降至低于n2(n3＝n2)時(shí)，使逆變橋退出三相短路狀態(tài)并返回PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出狀態(tài)。在本實(shí)施例中n4＝n3＝n2，因此是在相同電機(jī)轉(zhuǎn)速(n2)下使逆變橋進(jìn)入三相短路狀態(tài)和退出三相短路狀態(tài)(轉(zhuǎn)速升高至超過n2時(shí)進(jìn)入三相短路狀態(tài)，轉(zhuǎn)速下降至低于n2時(shí)退出三相短路狀態(tài))。該方案實(shí)際是第二、第三實(shí)施例的特例情況，具有上述兩個(gè)方案的缺點(diǎn)，但是實(shí)現(xiàn)上也最簡(jiǎn)單。

另一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種電動(dòng)汽車永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)，包括動(dòng)力電池、電機(jī)控制器和永磁同步電機(jī)，電機(jī)控制器控制永磁同步電機(jī)的運(yùn)行，電機(jī)控制器包括逆變橋和控制電路，逆變橋?qū)⒅绷麟娔孀優(yōu)槿嘟涣麟姴⑤敵鲋劣来磐诫姍C(jī)，逆變橋中包括六個(gè)開關(guān)管，控制電路包括PWM信號(hào)生成單元、電壓調(diào)制比控制單元、短路控制切換單元和三相短路輸出單元，PWM信號(hào)生成單元生成六個(gè)PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出至逆變橋以分別控制該六個(gè)開關(guān)管動(dòng)作，其中：

當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速低于n1時(shí)，電壓調(diào)制比控制單元使電壓調(diào)制比命令保持為常數(shù)，且PWM信號(hào)生成單元向逆變橋輸出PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)；

當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速升高超過n1時(shí)，電壓調(diào)制比控制單元使電壓調(diào)制比命令隨電機(jī)轉(zhuǎn)速升高而下降，直至電機(jī)轉(zhuǎn)速到達(dá)n2時(shí)電壓調(diào)制比命令下降為零，且PWM信號(hào)生成單元向逆變橋輸出PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)，其中n2＞n1；

當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速升高超過n4時(shí)，PWM信號(hào)生成單元不再向逆變橋輸出PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)，轉(zhuǎn)而由短路控制切換單元切換至由三相短路輸出單元向逆變橋輸出三相短路驅(qū)動(dòng)信號(hào)，其中n4≥n2；

當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速下降低于n3時(shí)，三相短路輸出單元不再向逆變橋輸出三相短路驅(qū)動(dòng)信號(hào)，轉(zhuǎn)而由短路控制切換單元切換至由PWM信號(hào)生成單元向逆變橋輸出PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)，其中n4≥n3≥n2；

當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速下降低于n2時(shí)，電壓調(diào)制比控制單元使電壓調(diào)制比命令隨電機(jī)轉(zhuǎn)速下降而升高，直至電機(jī)轉(zhuǎn)速到達(dá)n1時(shí)電壓調(diào)制比命令恢復(fù)至原常數(shù)值，且PWM信號(hào)生成單元向逆變橋輸出PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)。

上述裝置實(shí)施例提供的電動(dòng)汽車永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)與上述方法實(shí)施例提供的電動(dòng)汽車永磁同步電機(jī)控制方法屬于同一構(gòu)思，其具體實(shí)現(xiàn)過程可參見上述方法實(shí)施例，這里不再贅述。

在上述實(shí)施例中，根據(jù)電機(jī)超速的嚴(yán)重程度不同，控制電路分為三個(gè)狀態(tài)：正常狀態(tài)(A)、電壓調(diào)制比下降狀態(tài)(B)以及三相短路狀態(tài)(C)。

首先，在狀態(tài)(B)下，通過降低穩(wěn)態(tài)電壓調(diào)制比，為電機(jī)電流的瞬態(tài)控制流出足夠大的電壓余量，保證電機(jī)控制的穩(wěn)定性。

其次，當(dāng)逆變橋被三相短路，或電壓調(diào)制比為零時(shí)，電機(jī)電流會(huì)自然穩(wěn)定在短路電流，不會(huì)失控發(fā)散，而且此時(shí)電機(jī)輸出的扭矩是一個(gè)很小的阻力扭矩。

再次，由于逆變橋電壓調(diào)制比為零時(shí)的電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)和逆變橋三相短路情況下的電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)幾乎完全等效，因此當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速為n4時(shí)把電機(jī)控制器從狀態(tài)(B)(電壓調(diào)制比命令＝0)切換到狀態(tài)(C)(三相短路輸出)的過程中，電機(jī)電流幾乎不存在波動(dòng)，不會(huì)造成電機(jī)輸出扭矩的波動(dòng)，切換過程將非常平順柔和。同樣，當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速為n3時(shí)把電機(jī)控制器從狀態(tài)(C)(三相短路輸出)切換到狀態(tài)(B)(電壓調(diào)制比命令＝0)的過程中，電機(jī)轉(zhuǎn)矩也幾乎不會(huì)波動(dòng)。

由此，本發(fā)明實(shí)施例可以在電機(jī)發(fā)生超速時(shí)降低被控電機(jī)失控的可能，同時(shí)保證進(jìn)入超速和退出超速的過程中電機(jī)扭矩變化變得緩慢柔和，不會(huì)有扭矩波動(dòng)或扭矩突變，而且嚴(yán)重超速時(shí)(轉(zhuǎn)速大于n2)電機(jī)只會(huì)輸出微弱的阻力扭矩，不會(huì)對(duì)正常駕駛造成干擾。

本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解實(shí)現(xiàn)上述實(shí)施例的全部或部分步驟可以通過 硬件來完成，也可以通過程序來指令相關(guān)的硬件完成，所述的程序可以存儲(chǔ)于計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)中，上述提到的存儲(chǔ)介質(zhì)可以是只讀存儲(chǔ)器、磁盤或光盤等。

以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上的限制，雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)，當(dāng)可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容作出些許更動(dòng)或修飾為等同變化的等效實(shí)施例，但凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。