[發(fā)明專利]一種車用永磁同步電機的抗飽和電流調(diào)節(jié)器及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201911347117.6
• 申請日: 2019-12-24
• 公開（公告）號: CN111262492B
• 公開（公告）日: 2021-07-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 曹然
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江零跑科技有限公司
• 主分類號: H02P21/22
• 分類號: H02P21/22;H02P21/00;H02P6/28;B60L15/20
• 代理公司: 杭州杭誠專利事務(wù)所有限公司 33109
• 代理人: 尉偉敏

本發(fā)明公開了一種車用永磁同步電機的抗飽和電流調(diào)節(jié)器及方法，包括d軸電流調(diào)節(jié)器和q軸電流調(diào)節(jié)器，d軸電流調(diào)節(jié)器和q軸電流調(diào)節(jié)器的輸出端分別與過調(diào)制裝置、抗飽和裝置、飽和判斷裝置相連，所述過調(diào)制裝置輸出端與輸出電壓重構(gòu)裝置相連。方法包括：計算d軸和q軸電流調(diào)節(jié)器的輸出指令；計算輸出電壓幅值|V_{s_ref}|；將|V_{s_ref}|與V_{s_lmt}比較；修正電壓指令的幅值和相位；根據(jù)修正電壓重構(gòu)出實際的d軸電壓V_{d_real}和q軸電壓V_{q_real}。該技術(shù)方案通過引入新的抗飽和算法和設(shè)計合理的控制參數(shù)，保證電機控制系統(tǒng)有較高的母線電壓利用率，提升電機系統(tǒng)高速弱磁區(qū)運行的電流控制的穩(wěn)定性和動態(tài)響應(yīng)，防止電流調(diào)節(jié)器因飽和而失去調(diào)節(jié)能力，避免造成重要安全事故。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電動汽車驅(qū)動領(lǐng)域，尤其涉及一種車用永磁同步電機的抗飽和電流調(diào)節(jié)器及方法。

背景技術(shù)

電動汽車普遍采用永磁同步電機作為驅(qū)動裝置。其工作流程為：整車下發(fā)轉(zhuǎn)矩指令至電機控制器，電機控制器將轉(zhuǎn)矩指令轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的電流指令，通過電機控制算法計算響應(yīng)該電流需要的電壓指令，最后通過脈寬調(diào)制(PWM)技術(shù)將來源于動力電池的直流電轉(zhuǎn)換成交流電驅(qū)動電機完成轉(zhuǎn)矩響應(yīng)。由上述工作流程可知，電機實現(xiàn)轉(zhuǎn)矩輸出的過程本質(zhì)上是電流輸出，因此電流控制在電動汽車電機控制器中起著至關(guān)重要的作用。電流調(diào)節(jié)器的一般拓撲為比例加積分環(huán)節(jié)，其輸出為電壓指令，該電壓指令實際能夠輸出的電壓在母線電壓固定時存在一個上限，當實際電流無法跟蹤給定，比例積分調(diào)節(jié)器的輸出超出逆變器實際能輸出的電壓，積分器一直增加而實際電流不增加，此現(xiàn)象為電流調(diào)節(jié)器飽和現(xiàn)象。飽和之后，電流調(diào)節(jié)器不再具有電流調(diào)節(jié)能力，也意味著電流不再受控，整車輸出轉(zhuǎn)矩不再響應(yīng)駕駛員意圖，嚴重時會造成重大安全事故。因此，抗飽和能力對于電流調(diào)節(jié)器十分重要。

電動汽車用電機控制的特點在于，母線電壓受到動力電池的約束，導(dǎo)致逆變器實際能輸出的交流電壓存在上限，電機高速運行時需要弱磁運行，電壓利用率越低則弱磁電流越大，降低系統(tǒng)效率影響續(xù)航，而提高母線的電壓利用率則能夠有效減小弱磁電流，一般通過過調(diào)制技術(shù)實現(xiàn)電壓利用率的提升。提高母線的電壓利用率會引起電流控制余量不足出現(xiàn)飽和問題導(dǎo)致系統(tǒng)失控，造成安全性問題。

中國專利文獻CN104135206A中公開了一種基于反向計算的電流抗飽和控制方案，但是沒有涉及PWM過調(diào)制運行的情況。當電流調(diào)節(jié)器輸出電壓運行至過調(diào)制區(qū)域時，抗飽和功能生效，避免電機進入過調(diào)制區(qū)域，這會導(dǎo)致電機控制系統(tǒng)電壓利用率偏低。此外，如果通過修改參數(shù)使該方案支持運行在過調(diào)制區(qū)，該方法也無法完全表征此時的輸出電壓，影響抗飽和性能，造成電流控制震蕩。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明主要解決原有的電流抗飽和技術(shù)無法直接應(yīng)用于帶過調(diào)制運行的電流控制的技術(shù)問題，提供一種車用永磁同步電機的抗飽和電流調(diào)節(jié)器及方法，通過引入新的抗飽和算法和設(shè)計合理的控制參數(shù)，能夠保證電機控制系統(tǒng)有較高的母線電壓利用率，提升電機系統(tǒng)高速弱磁區(qū)運行的電流控制的穩(wěn)定性和動態(tài)響應(yīng)，同時在電壓余量較小時，防止電流調(diào)節(jié)器因飽和而失去調(diào)節(jié)能力，避免造成重要安全事故。

本發(fā)明的上述技術(shù)問題主要是通過下述技術(shù)方案得以解決的：一種車用永磁同步電機的抗飽和電流調(diào)節(jié)器，包括d軸電流調(diào)節(jié)器和q軸電流調(diào)節(jié)器，d軸電流調(diào)節(jié)器和q軸電流調(diào)節(jié)器的輸出端分別與過調(diào)制裝置、抗飽和裝置、飽和判斷裝置相連，所述過調(diào)制裝置輸出端與輸出電壓重構(gòu)裝置相連。

作為優(yōu)選，所述的輸出電壓重構(gòu)裝置輸出端與抗飽和裝置輸入端相連。計算出實際生效的d軸電壓V_{d_real}和q軸電壓V_{q_real}與d軸和q軸電壓指令的偏差ΔV_d和ΔV_q，分別計算dq軸抗飽和分量k_awd·ΔV_d和k_awq·ΔV_q，當抗飽和功能使能時，分別將這兩項送入對應(yīng)的電流調(diào)節(jié)器的積分器。