[發明專利]一種電壓開環的永磁同步電機轉矩控制方法

有效

• 申請號: 202011232816.9
• 申請日: 2020-11-06
• 公開（公告）號: CN112468043B
• 公開（公告）日: 2022-06-17
• 發明（設計）人: 郝斌;葉曉;張彥霞
• 申請（專利權）人: 精進電動科技股份有限公司
• 主分類號: H02P21/00
• 分類號: H02P21/00;H02P6/08;H02P25/026;H02P27/08
• 代理公司: 北京市隆安律師事務所 11323
• 代理人: 權鮮枝;朱營琢

1.一種電壓開環的永磁同步電機轉矩控制方法，其特征在于，所述控制方法包括如下的步驟:

接收轉矩指令，根據所述轉矩指令中的轉矩值以及預置的數據表或預置的公式，結合所述永磁同步電機的當前轉速和為所述永磁同步電機供電的電池的直流母線電壓，得到對應的所述永磁同步電機的電壓矢量角α；其中，所述數據表為記載電壓矢量角和轉矩值對應關系的數據表，所述公式能夠表征電壓矢量角和轉矩值之間關系，所述電壓矢量角α為所述永磁同步電機中電壓矢量與所述永磁同步電機的d軸之間的夾角；

根據所述電壓矢量角α和基波相電壓幅值得到所述永磁同步電機d軸和q軸方向的控制電壓V_d和V_q；

根據所述控制電壓V_d、V_q和所述永磁同步電機的轉子位置角θ，利用坐標變換得到A、B、C各相的相電壓V_a、V_b和V_c；

根據所述相電壓V_a、V_b和V_c的正負，確定電機控制電路各橋臂中的開關管的狀態，若V_a大于0，則A相上橋臂為全開，下橋臂為全關，若V_a小于0，則A相上橋臂為全關，下橋臂為全開；對B、C兩相以相同方式確定；根據所述轉子位置角θ和電壓矢量角α得到A相電壓的相位角r，r＝θ+α，r的范圍在0到2π之間，當r等于π/2和3π/2時，A相的相電壓值會穿越0點，此時需要同時反轉A相上橋臂和下橋臂的開關狀態，并得到狀態反轉時間；由于B相和C相依次滯后A相120°和240°，按照與A相相同的方式，確定出B相和C相對應開關管的狀態反轉時間；

根據確定的A、B、C三相開關管狀態和狀態反轉時間，控制所述電機控制電路各橋臂中開關管的開啟和關閉，從而使得所述永磁同步電機按照所述轉矩指令輸出相應的轉矩值；

所述開關管在全開狀態時的基波相電壓幅值如下公式(1)所示：

V_m＝(2/π)*V_dc (1)

其中，V_dc是直流母線電壓。

2.根據權利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述預置的數據表和預置的公式是通過如下的步驟獲得的：

將所述永磁同步電機置于測功機臺架上，當所述永磁同步電機在不同直流母線電壓和不同轉速時，依次手動調整電壓矢量角，記錄利用轉矩傳感器得到的與所述電壓矢量角對應的轉矩值，并建立包括轉速、直流母線電壓、電壓矢量角與轉矩值對應關系的數據表；然后，根據所述數據表對所述電壓矢量角度和轉矩值的數值關系進行擬合，獲得所述表征電壓矢量角和轉矩值之間關系的公式。

3.根據權利要求2所述的控制方法，其特征在于，所述預置的電壓矢量角度和轉矩值對應關系的數據表的獲得的步驟進一步具體包括：選取不同的直流母線電壓值，選取范圍為200-500V，選取轉速范圍為0-16000rpm，轉速間隔為1000rmp。

4.根據權利要求2或3所述的控制方法，其特征在于，在獲得數據表后通過線性插值法和/或合理邊界值確定法，對所述數據表進行校準。

5.根據權利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述根據所述電壓矢量角α和基波相電壓幅值得到所述永磁同步電機d軸和q軸方向的控制電壓V_d和V_q具體包括：

則可以得到在轉子同步坐標系中，d軸和q軸方向的控制電壓如下公式(2)所示：

V_d＝V_m*cos(α)，V_q＝V_m*sin(α) (2)。

6.根據權利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述利用坐標變換得到A、B、C各相的相電壓V_a、V_b和V_c中的坐標變換為逆帕克變換。