[發明專利]一種電動車交流感應電機轉矩校準方法

有效

• 申請號: 201410354665.2
• 申請日: 2014-07-24
• 公開（公告）號: CN104158457A
• 公開（公告）日: 2014-11-19
• 發明（設計）人: 張登;袁煬;鄭剛;吳建東;況明偉
• 申請（專利權）人: 中國東方電氣集團有限公司
• 主分類號: H02P21/14
• 分類號: H02P21/14
• 代理公司: 成都天嘉專利事務所(普通合伙) 51211
• 代理人: 張新

技術領域

本發明涉及電動車電機控制技術，具體是一種電動車交流感應電機的轉矩校準方法。

背景技術

隨著全球汽車產量和保有量的不斷增長，傳統汽車帶來了嚴重的環境污染和越來越緊迫的全球石油資源危機等問題，“霧霾天氣”、“油價高漲”等使得電動車產業開始蓬勃發展。

電動車的動力系統是電驅動系統，電機控制技術是電驅動系統也是電動車的核心技術之一。目前電動車電驅動系統所用電機主要包括交流感應電機和永磁同步電機，其中交流感應電機以其可靠性高、結構簡單、成本較低、維護簡單以及適合大規模生產等優點，在電動車上得到了廣泛的應用。

電動車整車控制中，整車控制器結合油門踏板深度、剎車、整車運行狀況，實時計算整車期望轉矩，并將轉矩命令傳予電機控制器，由電機控制器控制電機輸出相應轉矩。電機控制器接收轉矩命令后，實時計算轉矩電流、勵磁電流大小值，經由矢量控制算法實現對轉矩電流和勵磁電流的閉環控制，從而最終實現對轉矩的閉環控制。

根據電動車的使用特性，要求電機全轉速范圍內均可實現轉矩閉環控制。而針對應用于電動車的交流感應電機的高性能轉矩閉環控制，通常采用轉子磁場定向矢量控制算法。轉子磁場矢量控制算法的基本原理是在普通的三相交流電機上設法模擬直流電機轉矩控制規律，在轉子磁場定向坐標系下，通過坐標變換將電流矢量分解為勵磁電流和轉矩電流，使兩個分量互相垂直，彼此獨立，然后調節，其本質上是通過實現電流正交解耦控制，來實現對電機輸出轉矩的平穩控制。但是出于成本的考慮，應用于電動車的電機驅動系統通常不會安裝轉矩傳感器，而通過公式計算的方法根據期望轉矩命令計算轉矩電流值，以實現對電機輸出轉矩的閉環控制。但交流感應電機本質上是多變量、非線性、參數時變、強耦合的復雜對象，電機各相繞組的電阻、電感、互感等電磁參數通常難以準確測量或估算，且容易隨溫度變化而變化，而由于電機電磁設計參數和實際參數的差別使得轉子磁場位置難以準確估算，從而導致公式法計算轉矩與實際轉矩的誤差，所以如何完成對交流感應電機的轉矩校準，實現對電機輸出轉矩的準確控制，是電動車電機控制的難點。

發明內容

本發明在傳統矢量控制算法的基礎上提出了一種電動車交流感應電機轉矩校準方法，該方法在基于轉子磁場定向矢量控制算法的基礎上，加入轉矩校準環節，能夠快速而準確的匹配電機參數，從而控制電機轉矩輸出平穩而準確，滿足電動車驅動系統轉矩控制精度的要求，避免了采用傳統查表方法進行轉矩校準的繁瑣。

為實現上述目的，本發明的技術方案如下：

一種電動車交流感應電機轉矩校準方法，其特征在于：電動車的交流感應電機控制電動車時，利用轉矩計算公式將期望轉矩???????????????????????????????????????????????轉換為期望轉矩電流，然后根據轉子磁場定向矢量控制算法實現轉矩控制；在未進行轉矩校準之前，通過比對期望轉矩曲線與實際轉矩曲線之間的誤差趨勢，調整電機轉子時間常數和互感兩個參數，使得實際轉矩接近期望轉矩，實現實際轉矩校準；

所述轉矩計算公式如下：

?????????????????????????????????????????????（1）

其中，為期望轉矩，為電機極對數，為互感，為期望勵磁電流分量，為期望轉矩電流分量；其中，期望勵磁電流分量由勵磁算法計算所得，基本原理是：電機額定轉速以下恒定勵磁控制，電機額定轉速以上采用弱磁控制。

所述交流感應電機轉矩校準方法的具體步驟如下：

（1）電機控制器接受整車的期望轉矩設定指令，通過轉矩計算公式計算得到期望轉矩電流；

（2）得到期望轉矩電流后，通過轉子磁場定向矢量控制算法完成電流閉環控制，從而實現轉矩閉環控制；

（3）在電機額定轉速下，以等間隔方式設定不同期望轉矩，測量不同期望轉矩設定值下的電機實際轉矩，記錄并繪制期望轉矩曲線與實際轉矩曲線；

（4）調整轉子時間常數，重復步驟（1）-（3），觀測調整轉子時間常數后的期望轉矩曲線與實際轉矩曲線；當兩條曲線接近平行時，即可完成校準；

（5）調整互感，重復上述步驟（1）-（3），觀測調整后的期望轉矩曲線與實際轉矩曲線，當兩條曲線誤差范圍達到允許值時，完成校準，進而實現轉矩校準。

所述交流感應電機電機轉子時間常數難以準確計算。