[發(fā)明專利]一種電動助力車用凸極電機(jī)自動標(biāo)定方法

在審

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• 申請日: 2020-12-29
• 公開（公告）號: CN112671281A
• 公開（公告）日: 2021-04-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 董方;繆鵬程;徐小康
• 申請（專利權(quán)）人: 南京溧水電子研究所有限公司
• 主分類號: H02P6/28
• 分類號: H02P6/28;H02P21/14;H02P21/22;H02P25/022
• 代理公司: 南京樂羽知行專利代理事務(wù)所(普通合伙) 32326
• 代理人: 李玉平

本發(fā)明公開一種電動助力車用凸極電機(jī)自動標(biāo)定方法，通過控制IPMSM的三相電壓，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對電機(jī)的三相電流進(jìn)行控制；通過對電動助力車用凸極電機(jī)的電流?扭矩進(jìn)行自動標(biāo)定，搜索最優(yōu)運(yùn)行點(diǎn)并進(jìn)行二維建表，通過上位機(jī)和下位機(jī)互相配合的方式完成整個(gè)自動標(biāo)定流程。在MTPA區(qū)時(shí)，通過固定電流下的定角度步長搜點(diǎn)搜索扭矩MTPA點(diǎn)；在FW區(qū)時(shí)，設(shè)計(jì)電壓閉環(huán)策略，由電機(jī)控制器自動調(diào)節(jié)電流角度（不改變電流矢量大小）直至在設(shè)定的端電壓圓邊界上穩(wěn)定運(yùn)行；相較于傳統(tǒng)的標(biāo)定策略，本發(fā)明大大簡化人工操作時(shí)間，同時(shí)提升了標(biāo)定精度和標(biāo)定效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種電動助力車用凸極電機(jī)自動標(biāo)定方法，屬于電機(jī)控制技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著綠色環(huán)保理念的深入人心，電動助力車在市場占據(jù)的份額與日俱增；作為電動助力車的核心部件之一，驅(qū)動電機(jī)性能的好壞決定了整車的動力、駕駛舒適性、續(xù)航等等方面是否滿足使用需求；目前市場上應(yīng)用的驅(qū)動電機(jī)大多為SPMSM（表貼式永磁同步電機(jī)）或BLDC（直流無刷電機(jī)）；（IPMSM）內(nèi)嵌式永磁同步電機(jī)由于其功率密度和效率均優(yōu)于SPMSM，未來有望在電動助力車領(lǐng)域逐步得到推廣。作為IPMSM的核心技術(shù)之一，MTPA控制和弱磁控制可以有效提升電機(jī)的效率轉(zhuǎn)速區(qū)間;由于響應(yīng)的快速性，傳統(tǒng)的電動助力車扭矩輸出基本采用電壓開環(huán)控制（或者稱為單電流環(huán)控制）的方法，但是采用凸極電機(jī)的電動助力車由于存在MTPA和弱磁控制兩種控制方式，單電流環(huán)由于無法實(shí)現(xiàn)電流的精確控制，因此，這種控制方式已無法讓電機(jī)始終維持在最優(yōu)效率點(diǎn)運(yùn)行；因此，對電機(jī)進(jìn)行扭矩和電流的標(biāo)定處理就勢在必行，且電動助力車控制器一般需要匹配的電機(jī)型號較多，若標(biāo)定效率低，則以上任務(wù)會耗費(fèi)大量的人力物力；那么，如何實(shí)現(xiàn)高效自動標(biāo)定，成為了當(dāng)前亟待解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題與不足，本發(fā)明提供一種電動助力車用凸極電機(jī)自動標(biāo)定方法，通過控制IPMSM的三相電壓，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對電機(jī)的三相電流進(jìn)行控制；通過對電動助力車用凸極電機(jī)的電流-扭矩進(jìn)行自動標(biāo)定，搜索最優(yōu)運(yùn)行點(diǎn)并進(jìn)行二維建表，通過上位機(jī)和下位機(jī)互相配合的方式完成整個(gè)自動標(biāo)定流程。在MTPA區(qū)時(shí)，通過固定電流下的定角度步長搜點(diǎn)搜索扭矩MTPA點(diǎn)；在FW區(qū)時(shí)，設(shè)計(jì)電壓閉環(huán)策略，由電機(jī)控制器自動調(diào)節(jié)電流角度（不改變電流矢量大小）直至在設(shè)定的端電壓圓邊界上穩(wěn)定運(yùn)行；相較于傳統(tǒng)的標(biāo)定策略，本發(fā)明大大簡化人工操作時(shí)間，同時(shí)提升了標(biāo)定精度和標(biāo)定效率。

技術(shù)方案：一種電動助力車用凸極電機(jī)自動標(biāo)定方法，包括如下步驟：

（1）向電機(jī)注入高頻電流，進(jìn)行零位辨識；（2）dq軸電流進(jìn)行矢量閉環(huán)控制；（3）在電機(jī)的MTPA運(yùn)行區(qū)，以電流定步長和角度定步長增加電流Is_ref（Is_ref為給定電流矢量的幅值）和theta_ref(theta_ref為給定電流矢量的角度)來進(jìn)行扭矩搜點(diǎn)，尋找最優(yōu)角度(最優(yōu)角度為Is_ref一定時(shí)，最大扭矩所對應(yīng)的theta_ref，即MTPA運(yùn)行點(diǎn))并進(jìn)行記錄；（4）在電機(jī)的弱磁運(yùn)行區(qū)，獲取母線電壓，根據(jù)設(shè)定的電壓調(diào)制率MI，計(jì)算參考電壓U_ref，調(diào)節(jié)電壓閉環(huán)使電流始終運(yùn)行在電壓極限圓內(nèi)。

所述步驟（1）中向電機(jī)注入高頻電流包括如下步驟：

向d軸電壓Ud注入高頻電壓(注入高頻電壓信號一般為開關(guān)頻率的整數(shù)分之一，例如，開關(guān)頻率為16KHZ,一般選取高頻注入信號的頻率為1KHZ、2KHZ、4KHZ等)信號，此高頻電壓信號會體現(xiàn)在dq軸（人為構(gòu)建的虛擬坐標(biāo)軸，其中：d軸方向和電機(jī)轉(zhuǎn)子的N極方向一致，q軸方向超前于d軸90度）電流上，在dq軸上可以提取出高頻響應(yīng)電流i_hf，由于凸極電機(jī)的dq軸電感差異較大，在高頻電壓掃完一個(gè)電角度周期后，i_hf中即存在包含位置信號的基波電流；q軸電流相對于d軸電流，整體波動較小，將q軸電流iq經(jīng)過帶通濾波器獲得高頻響應(yīng)電流，再將i_hf經(jīng)過低通濾波器，獲得包含位置信號的基波電流i_fun；