[發(fā)明專利]電動汽車永磁同步電機失磁控制系統(tǒng)及控制方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210470082.7
• 申請日: 2012-11-20
• 公開（公告）號: CN102916644A
• 公開（公告）日: 2013-02-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉經(jīng)宇;高翔;羅建;顧凌云
• 申請（專利權(quán)）人: 上海中科深江電動車輛有限公司
• 主分類號: H02P21/12
• 分類號: H02P21/12;H02P21/14
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司 31002
• 代理人: 王潔;鄭暄

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電機技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及永磁同步控制技術(shù)領(lǐng)域，具體是指一種電動汽車永磁同步電機失磁控制系統(tǒng)及控制方法。

背景技術(shù)

近年來，隨著全球范圍內(nèi)汽車保有量的迅速增加，帶來的資源與環(huán)境問題日益突出。電動汽車因其具有清潔、無污染、效率高及能源多樣化等優(yōu)點，具有廣闊的發(fā)展前景，各國都加緊實施電動汽車的研發(fā)工作。

永磁同步電機憑借其效率高、功率密度大和結(jié)構(gòu)多樣化的優(yōu)勢在電動汽車領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。永磁體在是永磁同步電機的重要組成部分。永磁電機的永磁磁場不可調(diào)節(jié)，電機在高速時采用弱磁控制，一旦電機處于高速弱磁工況或者出現(xiàn)短路故障，都會產(chǎn)生很大的去磁電流，形成較強的去磁磁場，使永磁體處于較低的工作點，有失磁風險；永磁材料本身性能的熱穩(wěn)定性、均勻性和一致性也影響到永磁體的抗去磁能力；當受到劇烈的機械振動后永磁體也會發(fā)生失磁現(xiàn)象。當永磁體發(fā)生失磁時，電機的各項性能指標都會改變，導(dǎo)致電機電流增大、溫度上升，影響電機的絕緣性能和控制器的可靠性，導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定、電機不可控，甚至會對車輛安全造成嚴重的危害。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是克服了上述現(xiàn)有技術(shù)中的缺點，提供一種能夠根據(jù)永磁同步電機的失磁狀態(tài)對電機進行控制，克服現(xiàn)有技術(shù)中電機失磁造成的系統(tǒng)不穩(wěn)定和電機不可控的情況，有效提高失磁后電機的可控性和車輛安全性，且結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉，應(yīng)用方式簡便，應(yīng)用范圍也較為廣泛的電動汽車永磁同步電機失磁控制系統(tǒng)及控制方法。

為了實現(xiàn)上述的目的，本發(fā)明的電動汽車永磁同步電機失磁控制系統(tǒng)具有如下構(gòu)成：

該系統(tǒng)包括電機狀態(tài)檢測模塊、失磁判斷模塊、失磁控制模塊、矢量控制模塊、IGBT模塊和空間矢量脈寬調(diào)制模塊。

其中，電機狀態(tài)檢測模塊連接所述的永磁同步電機，用以檢測電機的運行狀態(tài)。失磁判斷模塊連接所述的電機狀態(tài)檢測模塊，用以根據(jù)車輛的目標車速、電機輸入電流及電機的運行狀態(tài)判斷永磁同步電機是否失磁，并確定失磁的程度。失磁控制模塊連接所述的失磁判斷模塊，根據(jù)所述的永磁同步電機的失磁程度產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號。矢量控制模塊根據(jù)獲得的控制信號、電機輸入電流及電機的運行狀態(tài)產(chǎn)生永磁同步電機電流控制量。IGBT模塊連接于電源與所述的永磁同步電機之間，用以將直流母線電壓逆變?yōu)殡姍C的三相輸入量，向永磁同步電機供電，并將電機輸入電流反饋至所述的失磁判斷模塊和矢量控制模塊。空間矢量脈寬調(diào)制模塊連接于所述的矢量控制模塊和所述的IGBT模塊之間，根據(jù)所述的永磁同步電機電流控制量向所述的IGBT模塊發(fā)出觸發(fā)信號。

該電動汽車永磁同步電機失磁控制系統(tǒng)中，所述的電機狀態(tài)檢測模塊包括位置計算器、轉(zhuǎn)速計算器和端電壓檢測器。

其中，位置計算器連接所述的永磁同步電機和矢量控制模塊，用以檢測永磁同步電機的轉(zhuǎn)子位置。轉(zhuǎn)速計算器連接所述的位置計算器，根據(jù)所述的轉(zhuǎn)子位置計算永磁同步電機的實際轉(zhuǎn)速，并發(fā)送至所述的失磁判斷模塊。端電壓檢測器連接所述的位置計算器，用以檢測所述的永磁同步電機的端電壓，并發(fā)送至所述的失磁判斷模塊。

該電動汽車永磁同步電機失磁控制系統(tǒng)中，還包括速度調(diào)節(jié)器、電流調(diào)節(jié)器和弱磁控制模塊。所述的速度調(diào)節(jié)器和電流調(diào)節(jié)器順序連接于所述的失磁判斷模塊和所述的矢量控制模塊之間；所述的弱磁控制模塊連接于所述的矢量控制模塊和所述的電流調(diào)節(jié)器之間；用以在永磁同步電機未失磁的情況下，使矢量控制模塊基于最大轉(zhuǎn)矩或電流和弱磁控制方法產(chǎn)生永磁同步電機電流控制量。

本發(fā)明還提供一種利用所述的系統(tǒng)實現(xiàn)電動汽車永磁同步電機失磁控制的方法，該方法包括以下步驟：

（1）所述的電機狀態(tài)檢測模塊持續(xù)檢測永磁同步電機的運行狀態(tài)，并將運行狀態(tài)信息發(fā)送至所述的失磁判斷模塊；

（2）所述的失磁判斷模塊根據(jù)車輛的目標車速、電機輸入電流和電機運行狀態(tài)判斷永磁同步電機是否失磁，若未失磁，則進入步驟（3），若失磁，則進入步驟（4）；

（3）返回步驟（1）；

（4）所述的失磁判斷模塊確定失磁的程度，并根據(jù)失磁程度向所述的矢量控制模塊輸出相應(yīng)的控制信號；

（5）所述的矢量控制模塊根據(jù)獲得的控制信號及電機的運行狀態(tài)產(chǎn)生永磁同步電機電流控制量；

（6）所述的空間矢量脈寬調(diào)制模塊根據(jù)所述的永磁同步電機電流控制量向所述的IGBT模塊發(fā)出觸發(fā)信號；

（7）所述的IGBT模塊根據(jù)所述的觸發(fā)信號將電源電壓逆變?yōu)殡姍C的三相輸入量，向永磁同步電機供電，并返回步驟（1）。