[發明專利]用于對永久勵磁式同步磁阻電機的場定向控制的方法

在審

• 申請號: 201780096438.6
• 申請日: 2017-08-29
• 公開（公告）號: CN111295831A
• 公開（公告）日: 2020-06-16
• 發明（設計）人: T.格馬斯默
• 申請（專利權）人: GKN汽車有限公司
• 主分類號: H02P21/00
• 分類號: H02P21/00;H02P21/20;H02P25/03
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 萬欣;陳浩然

本發明涉及用于對利用磁阻轉矩的永久勵磁式同步電機(1)的場定向控制的方法，該方法至少包括以下的步驟：a)分別根據所要求的轉矩T_ref而確定產生轉矩的電流分量i_qMTPC和待注入的產生通量的電流分量i_d，MTPC；b)分別根據電流分量i_d，MTPC和i_q，MTPC而確定沿通量方向u_dref的電壓分量和垂直于通量方向u_qref的電壓分量；c)由電壓分量ud,ref與uq,ref的矢量和u_s和最大電壓u_max構成差量，并且在PI電壓控制器(2)中處理差量，其中，第一差值Δi_d作為輸出變量而獲得；d)將產生通量的電流分量i_d，MTPC和第一差值Δi_d相加，并且確定電壓分量u_d，以便注入到同步電機(1)中。

技術領域

本發明涉及用于對利用磁阻轉矩的永久勵磁式同步電機的場定向控制的方法，其中，具體地采用同步電機，以便推進機動車。

背景技術

作為電動車中的電動電機，能夠采用永磁體勵磁式同步電機(PMSM)。與異步電機相比，這些同步電機賦予更高的效率和優異的功率密度。作為永磁體勵磁式同步電機的設計，帶有合并于轉子中的磁體的變型是優選的(“內部永磁體同步電機”或IPMSM)。與使用表面安裝式磁體的設計相比，這些磁體提供關于作為牽引驅動單元的應用的各種優點：在帶有內部磁體的同步電機中，由于磁導率在橫軸(q軸)上與縱向于永磁體而定向的軸(d軸)相比而更高，因而除了同步轉矩之外，還能夠利用磁阻轉矩，磁阻轉矩具體地在場削弱的范圍內起作用。起因于額外的磁阻轉矩，電機能夠以相對較少的量的磁性材料配置，由此降低材料成本。此外，永磁體所產生的通量較小，起因于此，除了拖曳損失之外，還減小無負載電壓和短路轉矩兩者，由此表明本質安全性的方面的改進。

如果在沿場方向的電感與垂直于場方向而定向的電感之間存在差異，則產生磁阻轉矩。在q電感和d電感互不相同的同步電機中，轉子并非旋轉對稱。在帶有內部磁體的同步電機中，q電感和d電感不同。此外，起因于內部磁體，轉子并非旋轉對稱。

在帶有明顯的磁阻的永磁體勵磁式同步電機中，應當從對于任何期望的轉矩的目標電流值i_d和i_q的可能的組合選擇確保最優操作的組合。作為出于此目的的可能的標準，能夠采用所產生的所有損失的和的最小化。簡化由對于在最小定子電流下產生轉矩的標準構成，在最小定子電流下，(僅)使歐姆損失最小化。一般而言，這表示良好的近似性，因為，與總體損失的最小化相比的在效率方面的差異可能較小。當在更高的旋轉速度下要求轉矩的情況下，出于需要，在此情況下，出于對關于電流轉換器輸出電壓和定子電流幅度的操作極限的考慮，可能不再依據上文中所提到的對于損失降低的標準而自由地選擇對于電流分量的目標值。

適當的預定義的對于所要求的轉矩的目標電流值錄入(enter)/能夠錄入于在機動車的控制裝置中保存的特性圖中。因而，能夠例如根據所要求的轉矩并且根據電壓與速度的比(二維)而查閱錄入有目標電流值的多維特性圖。如果還有必要考慮同步電機的轉子的改變的溫度，則這導致另外的維度(在此情況下，第三維度)。然而，這些特性圖的評價首先可能要求大量計算能力，并且其次可能要求一定的時間量來建立所要求的目標電流值。

發明內容

因此，本發明的目標是至少部分地解決與現有技術相關聯的現存的問題。具體地，旨在提供借以利用最低的可能的電機電流來實現所要求的轉矩(只要可實現和/或獨立于速度)的方法。具體地，對于目標電流值的確定，旨在應當沒必要檢索錄入于多維特性圖中的數據。