[發(fā)明專利]用于提升電動汽車IPM電機控制器最大輸出功率的方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201710585681.6
• 申請日: 2017-07-18
• 公開（公告）號: CN109274306A
• 公開（公告）日: 2019-01-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 吳平仿;陳雙;王雙全
• 申請（專利權(quán)）人: 上海大郡動力控制技術(shù)有限公司
• 主分類號: H02P21/22
• 分類號: H02P21/22;H02P21/06;H02P25/026;H02P27/08
• 代理公司: 上海天協(xié)和誠知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 31216
• 代理人: 沈國良

本發(fā)明公開了一種用于提升電動汽車IPM電機控制器最大輸出功率的方法，本方法電機控制器以電流指令獲取模塊、比例積分控制器、電壓矢量限制算法模塊、坐標逆轉(zhuǎn)換模塊、矢量控制過調(diào)制模塊和三相逆變器驅(qū)動電機，三相逆變器輸出信號經(jīng)坐標轉(zhuǎn)換模塊反饋至比例積分控制器，電機位置和速度信號經(jīng)位置速度測量模塊實現(xiàn)測量并反饋；電流指令獲取模塊按三個區(qū)域給出電機d、q軸電流指令；電壓矢量限制算法模塊判斷電機工況給出電機d、q軸的電壓限幅；矢量控制過調(diào)制模塊按區(qū)域進行電壓調(diào)制并定義脈寬調(diào)制比；建立電機動態(tài)模型，優(yōu)化電機d、q軸電流輸出質(zhì)量。本方法提升最大輸出功率，實現(xiàn)電流的平穩(wěn)控制、良好的電流跟隨動態(tài)響應(yīng)以及穩(wěn)態(tài)性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電機控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其一種用于提升電動汽車IPM電機控制器最大輸出功率的方法。

背景技術(shù)

在采用電池供電的電動汽車用內(nèi)嵌式永磁同步電機(IPMSM，Interior PermanentMagnet Synchronous Machine)控制器中，存在著輸出電壓范圍窄、輸出扭矩小的不足，這是導(dǎo)致最大輸出功率低的主要原因。為了提升電機控制系統(tǒng)的輸出功率，通常大多從電機本體的設(shè)計入手考慮，其設(shè)計以減小損耗和提高效率為目標，為降低銅損，定子電阻設(shè)計較小，為提高電流和扭矩響應(yīng)，定子d、q軸電感也較小。但其并未從電機運行特性進行考慮，輸出功率的提升有限，影響電機的運行性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種用于提升電動汽車IPM電機控制器最大輸出功率的方法，本方法簡便、容易實現(xiàn)，可實現(xiàn)提升最大輸出功率接近20％，實現(xiàn)了電流的平穩(wěn)控制、良好的電流跟隨動態(tài)響應(yīng)以及穩(wěn)態(tài)性能。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明用于提升電動汽車IPM電機控制器最大輸出功率的方法，電機控制器以依次連接的電流指令獲取模塊、比例積分控制器、電壓矢量限制算法模塊、坐標逆轉(zhuǎn)換模塊、矢量控制過調(diào)制模塊和三相逆變器驅(qū)動電機，三相逆變器輸出信號經(jīng)坐標轉(zhuǎn)換模塊反饋至比例積分控制器，電機位置和速度信號經(jīng)位置速度測量模塊分別反饋至電流指令獲取模塊、坐標逆轉(zhuǎn)換模塊和坐標轉(zhuǎn)換，其中電流指令獲取模塊輸入電機全速域工況的給定扭矩；本方法包括如下步驟：

步驟一、電流指令獲取模塊分別按電機恒轉(zhuǎn)矩區(qū)域采用最大轉(zhuǎn)矩電流比控制算法給出電機d、q軸電流指令值，電機恒功率區(qū)域采用普通弱磁控制算法給出電機d、q軸電流指令值，電機深度弱磁區(qū)域采用最大轉(zhuǎn)矩電壓比控制算法給出電機d、q軸電流指令值；

步驟二、優(yōu)化電壓矢量限制算法模塊的電壓矢量限制算法，判斷電機全速域的工作區(qū)域以及電機所工作的發(fā)電或電動工況，分別給出電機d、q軸的電壓限幅；

步驟三、矢量控制過調(diào)制模塊按區(qū)域進行電壓調(diào)制并定義脈寬調(diào)制比MI為：

其中：為基波相電壓幅值，U_DC為三相逆變器的母線電壓；

步驟四、建立電機動態(tài)模型，優(yōu)化電機d、q軸的電流輸出質(zhì)量，依據(jù)電機的經(jīng)典控制理論，磁路飽和及交叉耦合效應(yīng)時的電機d、q軸電壓方程為：

其中，是隨電機d、q軸電流i_d、i_q非線性變化的磁鏈，R_s為定子電阻，ω_e為同步轉(zhuǎn)速，將式(1)和式(2)展開得到：

其中，表示d軸動態(tài)電感，記為DL_d，表示q軸動態(tài)電感，記為DL_q，表示d軸交叉耦合電感，記為DL_dq，表示q軸交叉耦合電感，記為DL_qd；

則電機動態(tài)模型為：