[發明專利]一種電動車用隱極式混合勵磁電機直接轉矩控制方法

有效

• 申請號: 201310340810.7
• 申請日: 2013-08-06
• 公開（公告）號: CN103401506A
• 公開（公告）日: 2013-11-20
• 發明（設計）人: 林明耀;韓臻;林克曼;趙紀龍
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H02P23/14
• 分類號: H02P23/14;H02P27/06
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 楊曉玲

1.一種電動車用隱極式混合勵磁電機直接轉矩控制方法，其特征在于，對隱極式混合勵磁電機采用直接轉矩控制策略：分別在電機處于低速標準區、低速增磁區、高速弱磁區運行區域時，根據最大轉矩電流比算法計算出定子磁鏈和勵磁電流給定值，根據電磁轉矩和所述定子磁鏈給定值與各自反饋值的差，查詢開關表獲取最優電壓矢量控制PWM逆變器，并根據所述勵磁電流給定值控制勵磁逆變器；

具體包括以下步驟：

步驟1)檢測PWM逆變器直流母線電壓、隱極式混合勵磁電機三相電流、隱極式混合勵磁電機實測轉速以及轉子位置角，得到檢測值；根據所述檢測值，計算得到隱極式混合勵磁電機定子磁鏈實際值ψ_s和轉矩實際值T_e；

步驟2)根據隱極式混合勵磁電機的轉速和帶載情況，根據最大轉矩電流比算法計算出電機分別處于低速標準區、低速增磁區、高速弱磁區運行區域時定子磁鏈給定值ψ_s^*和勵磁電流給定值i_f^*：

a.低速標準區：

根據所述電機實測轉速n和給定轉速n′計算得到隱極式混合勵磁電機轉矩給定值T_e^*，所述轉矩給定值T_e^*小于額定轉矩T_N，勵磁電流給定值i_f^*為0；

根據所述轉矩給定值T_e^*和隱極式混合勵磁電機處于低速標準區運行時轉矩T_e表達式，計算得到兩相旋轉坐標系下定子繞組q軸電流i_q；所述轉矩T_e表達式為：

Te=32piqψpm;]]>

其中，p為極對數，i_q為定子繞組q軸電流，ψ_pm為永磁磁鏈；

將所述定子繞組q軸電流i_q代入隱極式混合勵磁電機定子處于低速標準區運行時定子磁鏈ψ_s表達式，得到定子磁鏈給定值ψ_s^*；所述定子磁鏈ψ_s表達式為：

ψs=ψpm2+(Lqiq)2=ψpm2+(2TeLq3pψpm)2;]]>

其中，L_q為定子繞組q軸電感；

b.低速增磁區：

根據所述電機實測轉速n和給定轉速n′計算得到隱極式混合勵磁電機轉矩給定值T_e^*；所述轉矩給定值T_e^*大于額定轉矩T_N，電機需要通入正向勵磁電流；

根據隱極式混合勵磁電機處于低速增磁區運行時轉矩T_e表達式，計算得到增磁勵磁電流給定值i_f^*；所述轉矩T_e表達式為：

Te=TN+32piNMsfif;]]>

其中，p為極對數，i_N為定子繞組額定電流，M_sf為勵磁繞組與電樞繞組之間的互感，i_f為勵磁電流；

將所述增磁勵磁電流給定值i_f^*代入隱極式混合勵磁電機定子處于低速增磁區運行時定子磁鏈ψ_s表達式，得到定子磁鏈給定值ψ_s^*；所述定子磁鏈ψ_s表達式為：

ψs=(ψpm+Msfif)2+(LqiqN)2]]>

其中，ψ_pm為永磁磁鏈，i_qN為定子繞組q軸額定電流，L_q為定子繞組q軸電感；

c.高速弱磁區：

根據削弱定子磁鏈來提高電機轉速的約束條件，忽略定子電阻R，計算得到定子磁鏈給定值ψ_s^*：所述約束條件為：

U_N＝I_sR+ω_eψ_s

其中，U_N為電機額定電壓；ω_e為電機電角速度，I_s為定子繞組電流；

將隱極式混合勵磁電機處于高速弱磁區運行時轉矩T_e表達式和定子磁鏈ψ_s表達式聯立方程組并求解，得到勵磁電流給定值i_f^*；

其中，所述轉矩T_e表達式為：

Te=32p[ψpmiq+Msfif(iq-id)]]]>

所述定子磁鏈ψ_s表達式為：

ψs=(ψpm+Msfif)2+(LqiqN)2]]>

所述勵磁電流給定值i_f^*為：

if=ψs2+ψs2-16Te2Lq29p22-ψpmMsf]]>

其中，p為極對數，i_q為定子繞組q軸電流，i_d為定子繞組d軸電流，ψ_pm為永磁磁鏈，M_sf為勵磁繞組與電樞繞組之間的互感，i_f為勵磁電流，L_q為定子繞組q軸電感，i_qN為定子繞組q軸額定電流；

步驟3)，根據所述步驟2)得到的電機分別處于不同運行區域時的轉矩給定值T_e^*與所述步驟1)得到的轉矩實際值T_e的差，以及定子磁鏈給定值ψ_s^*與所述步驟1)得到的定子磁鏈實際值ψ_s的差，查詢開關表獲取最優電壓矢量控制PWM逆變器；同時，根據所述步驟2)得到的電機分別處于不同運行區域時的勵磁電流給定值i_f^*控制勵磁逆變器，實現混合勵磁電機直接轉矩控制。

2.根據權利要求1所述的一種電動車用隱極式混合勵磁電機直接轉矩控制方法，其特征在于：所述步驟1)中，在電機處于低速標準區和低速增磁區運行區域時所述定子磁鏈實際值ψ_s和轉矩實際值T_e采用電流模型計算得到；在電機處于高速弱磁區運行區域時所述定子磁鏈實際值ψ_s和轉矩實際值T_e采用電壓模型計算得到。