[發明專利]一種牽引電機控制裝置及方法

有效

• 申請號: 201210382045.0
• 申請日: 2012-10-10
• 公開（公告）號: CN102882457A
• 公開（公告）日: 2013-01-16
• 發明（設計）人: 鄭春陽;劉愛華;姚偉科
• 申請（專利權）人: 深圳市航盛電子股份有限公司
• 主分類號: H02P21/00
• 分類號: H02P21/00
• 代理公司: 深圳市科吉華烽知識產權事務所(普通合伙) 44248
• 代理人: 許建;田亞軍

技術領域

本發明涉及電動汽車領域，更具體地說，涉及一種牽引電機控制裝置及方法。

背景技術

隨著電動汽車的不斷發展，人們對電動汽車的安全性的要求越來越高，這也是決定電動汽車能否向前推廣和大力發展的關鍵。牽引電機作為電動汽車輸出動力的核心部件，一旦牽引電機出現失控，特別是在高速情況下，其后果是不堪設想的。因此在設計電機控制器控制策略時對其要求也特別嚴格，使其不僅具備良好的動態性能和穩定性，還要在遇到特殊情況時具備及時的保護策略。采用矢量控制算法進行電機控制時，當轉速升到基速以上時，通常運用削弱磁場的方法來防止逆變器電壓飽和，一旦弱磁電流不足以削弱磁場來抵消逆變器電壓的飽和，此時SVPWM（空間矢量脈寬調制）調制的三相電壓波形不再是期望的電壓波形，牽引電機出現失控，牽引電機在高速運行的情況下，其風險很大。

發明內容

本發明要解決的技術問題在于，針對現有技術的上述牽引電機出現失控的缺陷，提供一種避免牽引電機出現失控的牽引電機控制裝置及方法。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：構造一種牽引電機控制裝置，包括坐標變換單元、第一計算單元、第一調節器、第二調節器、第二計算單元、第四計算單元、第三調節器和空間矢量脈寬調制逆變器；所述坐標變換單元將所述牽引電機的三相電流轉換成兩相正交的反饋轉矩電流和反饋勵磁電流；外界需求轉矩電流和所述反饋轉矩電流分別進入所述第一計算單元并進行相減，所述第一計算單元將得到的轉矩電流偏差輸出至所述第一調節器；所述第一調節器對所述轉矩電流偏差進行比例積分調節并將得到的交軸電壓值輸出至所述第二計算單元；外界需求勵磁電流和所述反饋勵磁電流分別進入所述第四計算單元并進行相減，所述第四計算單元將得到的勵磁電流偏差輸出至所述第三調節器；所述第三調節器對所述勵磁電流偏差進行比例積分調節并將得到的定子電壓直軸分量輸出至所述空間矢量脈寬調制逆變器用以控制所述牽引電機；所述反饋轉矩電流和反饋勵磁電流還分別進入所述第二調節器，所述第二調節器分別對所述反饋轉矩電流、反饋勵磁電流以及進入所述第二調節器的外界需求轉矩進行處理，并將得到的電壓調節量輸出至所述第二計算單元；所述第二計算單元將所述交軸電壓值和所述電壓調節量進行疊加并將得到的定子電壓交軸分量輸出至所述空間矢量脈寬調制逆變器用以控制所述牽引電機。

在本發明所述的牽引電機控制裝置中，所述第二調節器為定子電壓交軸分量調節器。

在本發明所述的牽引電機控制裝置中，所述第二調節器包括反饋轉矩計算單元、轉矩偏差計算單元和第一積分器；所述反饋轉矩電流和反饋勵磁電流分別進入所述反饋轉矩計算單元，所述反饋轉矩計算單元將計算出的反饋轉矩輸出至所述轉矩偏差計算單元；所述外界需求轉矩進入所述轉矩偏差計算單元并與所述反饋轉矩進行相減，所述轉矩偏差計算單元將得到的轉矩偏差輸出至所述第一積分器；所述第一積分器對所述轉矩偏差進行積分并將得到的電壓調節量輸出至所述第二計算單元。

在本發明所述的牽引電機控制裝置中，還包括第三計算單元和用于輸出弱磁電流的弱磁調節器；所述外界需求勵磁電流與所述弱磁電流分別進入所述第三計算單元并進行疊加，所述第三計算單元將得到的第一勵磁電流偏差輸出至所述第四計算單元；所述第一勵磁電流偏差與進入所述第四計算單元的反饋勵磁電流進行相減，所述第四計算單元將得到的第二勵磁電流偏差輸出至所述第三調節器；所述第三調節器對所述第二勵磁電流偏差進行比例積分調節并將得到的定子電壓直軸分量輸出至所述空間矢量脈寬調制逆變器；所述定子電壓直軸分量和定子電壓交軸分量還分別進入所述弱磁調節器，所述弱磁調節器分別對所述定子電壓直軸分量、定子電壓交軸分量以及進入所述弱磁調節器的預先設定的弱磁電壓閾值進行處理并將得到的所述弱磁電流輸出至所述第三計算單元。

在本發明所述的牽引電機控制裝置中，所述弱磁調節器包括開方計算單元、電壓偏差計算單元、第二積分器和限幅單元；所述定子電壓直軸分量和定子電壓交軸分量分別進入所述開方計算單元，所述開方計算單元對所述定子電壓直軸分量和定子電壓交軸分量的平方和進行開平方運算，并將得到的定子端電壓輸出至所述電壓偏差計算單元；所述預先設定的弱磁電壓閾值進入所述電壓偏差計算單元并與所述定子端電壓進行相減，所述電壓偏差計算單元將得到的電壓偏差輸出至所述第二積分器；所述第二積分器對所述電壓偏差進行積分并將得到的積分電流輸出至所述限幅單元；所述限幅單元對所述積分電流進行限幅處理并將得到的所述弱磁電流輸出至所述第三計算單元。

在本發明所述的牽引電機控制裝置中，所述限幅單元輸出的所述弱磁電流的幅度設置在-10安~0安。