電動汽車交流永磁同步電動機弱磁調(diào)速控制判定方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種電動汽車交流永磁同步電動機弱磁調(diào)速控制判定方法，包括步驟：一、信號采集及傳輸，二、交流永磁同步電動機弱磁調(diào)速控制判定，具體過程為：步驟201、計算調(diào)制系數(shù)m；步驟202、控制器將調(diào)制系數(shù)m與1進行比較，當m≤1時，控制器控制交流永磁同步電動機運行在恒轉矩區(qū)域；當m>1時，控制器將交流永磁同步電動機的電壓u與逆變器的最大輸出電壓Umax進行比較，當u≤Umax時，控制器控制交流永磁同步電動機運行在恒轉矩區(qū)域，當u>Umax時，控制器對交流永磁同步電動機進行弱磁調(diào)速控制。本發(fā)明方法步驟簡單，設計新穎合理，實現(xiàn)方便，計算量小，誤判率低，實用性強，使用效果好，便于推廣使用。
【專利說明】
電動汽車交流永磁同步電動機弱磁調(diào)速控制判定方法
技術領域
[0001] 本發(fā)明屬于電動汽車運動控制技術領域，具體設及一種電動汽車交流永磁同步電 動機弱磁調(diào)速控制判定方法。
【背景技術】
[0002] 電動汽車運行速度范圍寬，為了滿足該要求，作為驅(qū)動電動機，也應具有寬的調(diào)速 范圍功能。一般地，當電動機電壓等于逆變器最大輸出電壓時，如果需進一步提高電動機轉 速，需要進行弱磁控制，使得電動機能夠運行在恒功率區(qū)域達到提高轉速的目的，使電動機 具有寬的調(diào)速特性。
[0003] 此外，在交流電動機的調(diào)速中，為了提高電源利用率減小諧波，常采用電壓空間矢 量脈寬調(diào)制控制方式。在此前提下，當前采用永磁同步電動機驅(qū)動的電動汽車，根據(jù)永磁同 步電動機的弱磁調(diào)速原理及空間矢量脈寬調(diào)制技術SVPWM中對調(diào)制系數(shù)的定義，對電動汽 車進行弱磁調(diào)速，目前主要的方法有：
[0004] (1)當調(diào)制系數(shù)大于1時，采用負的直軸去磁電流分量削弱勵磁磁場進行弱磁調(diào)速 控制，反之，電動機工作在正常恒轉矩運行狀態(tài)所在的區(qū)域；
[0005] (2)當調(diào)制系數(shù)大于1，并且電動機運行轉速高于轉折速度時，控制電動機運行在 弱磁調(diào)速區(qū)域；
[0006] (3)當調(diào)制系數(shù)大于1，并且電動機電壓高于逆變器的最大輸出電壓時，控制電動 機運行在弱磁調(diào)速區(qū)域。
[0007] 但是實際使用中，電動汽車運行工況復雜，單獨采用調(diào)制系數(shù)作為弱磁調(diào)速控制 的判斷條件，在一些工況下會出現(xiàn)誤判現(xiàn)象，如在電動汽車低速爬坡行駛過程中，電動汽車 需要大的驅(qū)動轉矩，此時電動機轉速低于轉折速度，高驅(qū)動轉矩要求使調(diào)制系數(shù)出現(xiàn)大于1 的情況，若進行弱磁調(diào)速控制，將對電動機造成過熱危害；當電動汽車在高速下坡時，電動 機的轉速高于轉折速度，但所需的驅(qū)動轉矩很小，電動機電壓低于逆變器最大輸出電壓，相 應的調(diào)制系數(shù)小于1;當采用調(diào)制系數(shù)和轉折速度進行判斷時，由于轉折速度是在電壓確定 時測到的電動機轉速，在電動汽車運行過程中，直流電壓是不斷發(fā)生變化的，相應地電動機 的轉折速度也發(fā)生變化，運時仍然按照先前測量的轉折速度作為判斷轉速，不可避免會產(chǎn) 生誤判斷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[000引本發(fā)明所要解決的技術問題在于針對上述現(xiàn)有技術中的不足，提供一種電動汽車 交流永磁同步電動機弱磁調(diào)速控制判定方法，其方法步驟簡單，設計新穎合理，實現(xiàn)方便， 計算量小，誤判率低，實用性強，使用效果好，便于推廣使用。
[0009]為解決上述技術問題，本發(fā)明采用的技術方案是：一種電動汽車交流永磁同步電 動機弱磁調(diào)速控制判定方法，所述電動汽車上設置有用于將直流電轉換為交流電后為交流 永磁同步電動機供電的逆變器，其特征在于該方法包括W下步驟：
[0010] 步驟一、信號采集及傳輸:采用電壓傳感器對逆變器直流側電壓Ud。進行實時檢測 并將檢測到的信號輸出給控制器，采用位置傳感器對交流永磁同步電動機轉子位置角0進 行實時檢測并將檢測到的信號輸出給控制器，采用A相電流傳感器對交流永磁同步電動機 的定子繞組的A相輸入電流iA進行實時檢測并將檢測到的信號輸出給控制器，采用B相電流 傳感器對交流永磁同步電動機的定子繞組的B相輸入電流iB進行實時檢測并將檢測到的信 號輸出給控制器，采用C相電流傳感器對交流永磁同步電動機的定子繞組的C相輸入電流ic 進行實時檢測并將檢測到的信號輸出給控制器；
[0011] 步驟二、交流永磁同步電動機弱磁調(diào)速控制判定，具體過程為：
[0012] 步驟201、控制器采用空間矢量脈寬調(diào)制算法對交流永磁同步電動機進行調(diào)制，并 根據(jù)公式
計算調(diào)制系數(shù)m;其中，Uref為兩相靜止坐標系下交流永磁同步電動機 的定子繞組的參考電壓；
[0013] 步驟202、控制器將調(diào)制系數(shù)m與1進行比較，當時，控制器控制交流永磁同步 電動機運行在恒轉矩區(qū)域;否則，當m〉l時，首先，控制器采用兩相旋轉坐標系下的電動機電 壓計算模型
計算交流永磁同步電動機的電壓U，然后，控制器將 交流永磁同步電動機的電壓U與逆變器的最大輸出電壓Umax進行比較，當U《Umax時，控制器 控制交流永磁同步電動機運行在恒轉矩區(qū)域，當U〉Umax時，控制器對交流永磁同步電動機進 行弱磁調(diào)速控制;其中，《為交流永磁同步電動機轉子的角速度且
，*為時間，Ld為交 流永磁同步電動機的定子繞組在兩相旋轉坐標系下的d軸電感，Lq為交流永磁同步電動機 的定子繞組在兩相旋轉坐標系下的q軸電感，id為交流永磁同步電動機的定子繞組在兩相 旋轉坐標系下的d軸由流，i。為巧流永磁同巧由動機的定子繞組在兩相旋轉坐標系下的q軸 電流
如為交流永磁同步電動機永磁體產(chǎn)生的 磁鏈。
[0014] 上述的電動汽車交流永磁同步電動機弱磁調(diào)速控制判定方法，其特征在于:步驟 202中控制器對交流永磁同步電動機進行弱磁調(diào)速控制的過程中，當U的值從U〉Umax變化為U 〈Umax且I U-Umax I《klUma J寸，或者當交流永磁同步電動機轉子的角速度《的取值滿足I W-Wb 《k2Wb時，控制器仍然對交流永磁同步電動機進行弱磁調(diào)速控制；當U的值從U〉Umax變化為U< Umax且I U-Umax I〉klUmax時，或者當交流永磁同步電動機轉子的角速度《的取值滿足I W-Wb I〉 k2Wb時，控制器控制交流永磁同步電動機運行在恒轉矩區(qū)域;其中，Wb為電動機電壓U等于 Umax時交流永磁同步電動機轉子的角速度，k功電壓差調(diào)整系數(shù)且kl為小于1的數(shù)，k2為角速 度差調(diào)整系數(shù)且k2為小于1的數(shù)。
[0015] 上述的電動汽車交流永磁同步電動機弱磁調(diào)速控制判定方法，其特征在于:所述 ki的取值范圍為0.16~0.23。
[0016] 上述的電動汽車交流永磁同步電動機弱磁調(diào)速控制判定方法，其特征在于:所述 k2的取值范圍為0.2~0.29。
[0017] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有W下優(yōu)點：
[0018] 1、本發(fā)明的方法步驟簡單，設計新穎合理，實現(xiàn)方便。
[0019] 2、本發(fā)明聯(lián)合調(diào)制系數(shù)、電動機電壓和電動機轉子的角速度來判斷電動汽車的運 行狀態(tài)，確定是否需要進行弱磁調(diào)速控制，能夠保證電動汽車行駛的安全性。
[0020] 3、本發(fā)明W逆變器的最大輸出電壓為中屯、，當電動機電壓高于逆變器的最大輸出 電壓或低于逆變器的最大輸出電壓一定數(shù)值時，進行或取消弱磁調(diào)速控制，可W避免電動 機在正常運行和弱磁調(diào)速之間的振蕩。
[0021] 4、電動汽車在運行過程中，車載能源的直流電壓處于不斷變化的狀態(tài)，因此電動 機的轉折速度也是隨之而變化的，采用與轉折速度關聯(lián)的電動機電壓與逆變器的最大輸出 電壓的對比，能夠克服原有的固定轉折速度判斷不準確的不足。
[0022] 5、本發(fā)明的計算量小，誤判率低，實用性強，使用效果好，便于推廣使用。
[0023] 綜上所述，本發(fā)明方法步驟簡單，設計新穎合理，實現(xiàn)方便，計算量小，誤判率低， 實用性強，使用效果好，便于推廣使用。
[0024] 下面通過附圖和實施例，對本發(fā)明的技術方案做進一步的詳細描述。
【附圖說明】
[0025] 圖1為本發(fā)明所采用的電動汽車交流永磁同步電動機弱磁調(diào)速控制系統(tǒng)的電路框 圖。
[0026] 圖2為本發(fā)明的方法流程框圖。
[0027] 附圖標記說明：
[00巧]1-電壓傳感器；2-控制器；3-位置傳感器；
[0029] 4-A相電流傳感器；5-B相電流傳感器；6-C相電流傳感器；
[0030] 7-交流永磁同步電動機。
【具體實施方式】
[0031] 如圖1和圖2所示，本發(fā)明的電動汽車交流永磁同步電動機弱磁調(diào)速控制判定方 法，所述電動汽車上設置有用于將直流電轉換為交流電后為交流永磁同步電動機7供電的 逆變器，該方法包括W下步驟：
[0032] 步驟一、信號采集及傳輸:采用電壓傳感器1對逆變器直流側電壓山。進行實時檢測 并將檢測到的信號輸出給控制器2,采用位置傳感器3對交流永磁同步電動機7轉子位置角0 進行實時檢測并將檢測到的信號輸出給控制器2,采用A相電流傳感器4對交流永磁同步電 動機7的定子繞組的A相輸入電流iA進行實時檢測并將檢測到的信號輸出給控制器2,采用B 相電流傳感器5對交流永磁同步電動機7的定子繞組的B相輸入電流iB進行實時檢測并將檢 測到的信號輸出給控制器2,采用C相電流傳感器6對交流永磁同步電動機7的定子繞組的C 相輸入電流ic進行實時檢測并將檢測到的信號輸出給控制器2;
[0033] 步驟二、交流永磁同步電動機7弱磁調(diào)速控制判定，具體過程為：
[0034] 步驟201、控制器2采用空間矢量脈寬調(diào)制算法(SVPWM)對交流永磁同步電動機7進 行調(diào)制，并根據(jù)公式
-計算調(diào)制系數(shù)m;其中，Uref為兩相靜止坐標系下交流永磁同 步電動機7的定子繞組的參考電壓;參考電壓Uref為在控制器2采用空間矢量脈寬調(diào)制算法 SVPWM對交流永磁同步電動機7進行調(diào)制過程中的已知量；
[0035] 步驟202、控制器2將調(diào)制系數(shù)m與1進行比較，當時，控制器2控制交流永磁同 步電動機7運行在恒轉矩區(qū)域;否則，當m〉l時，首先，控制器2采用兩相旋轉坐標系下的電動 機電壓計算模型
十算交流永磁同步電動機7的電壓U，然后，控 制器2將交流永磁同步電動機7的電壓U與逆變器的最大輸出電壓Umax進行比較，當U《Umax 時，控制器2控制交流永磁同步電動機7運行在恒轉矩區(qū)域，當U〉Umax時，控制器2對交流永磁 同步電動機7進行弱磁調(diào)速控制；其中，CO為交流永磁同步電動機7轉子的角速度且
t為時間，Ld為交流永磁同步電動機7的定子繞組在兩相旋轉坐標系下的d軸電感， Lq為交流永磁同步電動機7的定子繞組在兩相旋轉坐標系下的q軸電感，id為交流永磁同步 電動機7的定子繞組在兩相旋轉坐標系下的d軸電流，iq為交流永磁同步電動機7的定子繞 組在兩相旋轉坐標系下的q軸電流
>恥為交流永 磁同步電動機7永磁體產(chǎn)生的磁鏈。在交流永磁同步電動機7已確定的情況下，Ld、Lq和恥均 為已知量。
[0036] 本實施例中，步驟202中控制器2對交流永磁同步電動機7進行弱磁調(diào)速控制的過 程中，當U的值從U〉Umax變化為iKUmax且I U-Umax I《klUmaJ寸，或者當交流永磁同步電動機7轉 子的角速度《的取值滿足I W-Wb I《k2Wb時，控制器2仍然對交流永磁同步電動機7進行弱磁 調(diào)速控制；當U的值從U〉Umax變化為iKUmax且I U-Umax I〉klUmaJ寸，或者當交流永磁同步電動機7 轉子的角速度《的取值滿足I W-Wb I〉k2Wb時，控制器2控制交流永磁同步電動機7運行在恒轉 矩區(qū)域;其中，Wb為電動機電壓U等于Umax時交流永磁同步電動機7轉子的角速度，kl為電壓差 調(diào)整系數(shù)且kl為小于1的數(shù)，k2為角速度差調(diào)整系數(shù)且k2為小于1的數(shù)。Wb在此處為電動機的 轉折速度。
[0037] 本實施例中，所述ki的取值范圍為0.16~0.23 Dki運樣的取值范圍是根據(jù)Udc的變 化范圍確定的，能夠有效地避免交流永磁同步電動機7在正常運行和弱磁調(diào)速之間的振蕩。
[0038] 本實施例中，所述k2的取值范圍為0.2~0.29Dk2運樣的取值范圍是根據(jù)交流永磁 同步電動機7轉子的角速度隨著額定電壓變化的范圍確定的，能夠有效地避免交流永磁同 步電動機7在正常運行和弱磁調(diào)速之間的振蕩。
[0039] W上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例，并非對本發(fā)明作任何限制，凡是根據(jù)本發(fā)明 技術實質(zhì)對W上實施例所作的任何簡單修改、變更W及等效結構變化，均仍屬于本發(fā)明技 術方案的保護范圍內(nèi)。
【主權項】
1. 一種電動汽車交流永磁同步電動機弱磁調(diào)速控制判定方法，所述電動汽車上設置有 用于將直流電轉換為交流電后為交流永磁同步電動機(7)供電的逆變器，其特征在于該方 法包括W下步驟： 步驟一、信號采集及傳輸:采用電壓傳感器(1)對逆變器直流側電壓山。進行實時檢測并 將檢測到的信號輸出給控制器(2)，采用位置傳感器(3)對交流永磁同步電動機(7)轉子位 置角Θ進行實時檢測并將檢測到的信號輸出給控制器(2)，采用A相電流傳感器(4)對交流永 磁同步電動機(7)的定子繞組的A相輸入電流iA進行實時檢測并將檢測到的信號輸出給控 制器(2)，采用B相電流傳感器(5)對交流永磁同步電動機(7)的定子繞組的B相輸入電流iB 進行實時檢測并將檢測到的信號輸出給控制器(2)，采用C相電流傳感器(6)對交流永磁同 步電動機(7)的定子繞組的C相輸入電流ic進行實時檢測并將檢測到的信號輸出給控制器 (2); 步驟二、交流永磁同步電動機(7)弱磁調(diào)速控制判定，具體過程為： 步驟201、控制器(2)采用空間矢量脈寬調(diào)制算法對交流永磁同步電動機(7)進行調(diào)制， 并根據(jù)公式計算調(diào)制系數(shù)m;其中，Uref為兩相靜止坐標系下交流永磁同步電動 機(7)的定子繞組的參考電壓； 步驟202、控制器(2)將調(diào)制系數(shù)m與1進行比較，當時，控制器(2)控制交流永磁同 步電動機(7)運行在恒轉矩區(qū)域;否則，當m〉l時，首先，控制器(2)采用兩相旋轉坐標系下的 電動機電壓計算模型計算交流永磁同步電動機(7)的電壓U，然 后，控制器(2)將交流永磁同步電動機(7)的電壓U與逆變器的最大輸出電壓Umax進行比較， 當U《Umax時，控制器(2)控制交流永磁同步電動機(7)運行在恒轉矩區(qū)域，當U〉Umax時，控制 器(2)對交流永磁同步電動機(7)進行弱磁調(diào)速控制;其中，ω為交流永磁同步電動機(7)轉 子的角速度且? = 為時間，Ld為交流永磁同步電動機(7)的定子繞組在兩相旋轉坐標 ? 系下的d軸電感，Lq為交流永磁同步電動機(7)的定子繞組在兩相旋轉坐標系下的q軸電感，id 為交流永磁同步電動機(7)的定子繞組在兩相旋轉坐標系下的d軸電流，iq為交流永磁同步電 動機(7)的定子繞組在兩相旋轉坐標系下的q軸電流恥為交流永磁同步電動機(7)永磁體產(chǎn)生的磁鏈。2. 按照權利要求1所述的電動汽車交流永磁同步電動機弱磁調(diào)速控制判定方法，其特 征在于:步驟202中控制器(2)對交流永磁同步電動機(7)進行弱磁調(diào)速控制的過程中，當U 的值從U〉Umax變化為iKUmax且I U-Umax I《klUmax時，或者當交流永磁同步電動機(7 )轉子的角 速度ω的取值滿足|w-Wb|《k2Wb時，控制器(2)仍然對交流永磁同步電動機(7)進行弱磁調(diào) 速控制；當U的值從U〉Umax變化為iKUmax且I U-Umax I〉klUmax時，或者當交流永磁同步電動機(7) 轉子的角速度ω的取值滿足|w-Wb|〉k2Wb時，控制器(2)控制交流永磁同步電動機(7)運行在 恒轉矩區(qū)域;其中，Wb為電動機電壓U等于Umax時交流永磁同步電動機(7)轉子的角速度，kl為 電壓差調(diào)整系數(shù)且kl為小于1的數(shù)，k2為角速度差調(diào)整系數(shù)且k2為小于1的數(shù)。3. 按照權利要求2所述的電動汽車交流永磁同步電動機弱磁調(diào)速控制判定方法，其特 征在于:所述kl的取值范圍為0.16~0.23。4. 按照權利要求2所述的電動汽車交流永磁同步電動機弱磁調(diào)速控制判定方法，其特 征在于:所述k2的取值范圍為0.2~0.29。
【文檔編號】H02P21/18GK105978425SQ201510868525
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2015年12月1日
【發(fā)明人】文建平
【申請人】西安科技大學