[發明專利]一種基于弱磁控制的電動汽車永磁同步電機的調速方法

有效

• 申請號: 202110484846.7
• 申請日: 2021-04-30
• 公開（公告）號: CN113179061B
• 公開（公告）日: 2022-05-03
• 發明（設計）人: 肖純;陳靜;田韶鵬;劉歡;王雯靜;伍煒;徐誠博
• 申請（專利權）人: 佛山仙湖實驗室
• 主分類號: H02P21/00
• 分類號: H02P21/00;H02P21/22;H02P25/026;H02P27/08;H02P6/28
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 李燦燦

1.一種基于弱磁控制的電動汽車永磁同步電機的調速方法，其特征在于，該方法應用于弱磁控制電機調速系統，所述弱磁控制電機調速系統包括轉速給定模塊、電流檢測模塊、轉子角度和轉速檢測模塊、速度控制器、弱磁控制模塊、深度弱磁控制模塊、電流控制器、Park變換模塊、Clark變換模塊、逆Park變換模塊、空間脈沖調制模塊和逆變電路；電流控制器包括d軸電流控制模塊和q軸電流控制模塊，采用基于超前角弱磁控制策略和基于最大轉矩電壓比MTPV的深度弱磁控制策略實時修正電流控制器的輸入信號，使電機運行于額定轉速之上，滿足電動汽車在不同工況下對電機速度的要求；

該調速方法的步驟如下：

步驟一：電流檢測模塊實時獲取永磁同步電機的定子三相電流i_a、i_b、i_c，轉子角度和轉速檢測模塊實時獲取永磁同步電機的轉子角度θ和永磁同步電機實時轉速ω_x，轉速給定模塊從整車控制器獲取需求轉速ω_ref；

步驟二：三相電流i_a、i_b、i_c經過Clark變換模塊得到i_α和i_β；Park變換模塊根據i_α、i_β和θ，輸出d軸反饋電流i_dback和q軸反饋電流i_qback；

同時，比較器計算出永磁同步電機需求轉速ω_ref與永磁同步電機實時轉速ω_x的差值，即Δω₁＝ω_ref-ω_x，速度控制器根據Δω₁得到d軸電流控制模塊的給定信號i_dref1和q軸電流控制模塊的給定信號i_qref1；

步驟三：速度控制器根據需求轉速ω_ref，由以下任一種情況確定d軸電流控制模塊的電流給定信號i_dref3和q軸電流控制模塊的電流給定信號i_qref3：

S01：當ω_ref大于0并且小于等于第一速度閾值時，d軸電流給定信號為i_dref3＝i_dref1，q軸電流給定信號為i_qref3＝i_qref1；

S02：當ω_ref大于第一速度閾值并且小于等于第二速度閾值時，從弱磁控制模塊得到d軸第一電流補償值Δi_d1和q軸第一電流補償值Δi_q1，此時d軸電流給定信號i_dref3＝i_dref1+Δi_d1，q軸電流給定信號i_qref3＝i_qref1+Δi_q1，其中Δi_d1和Δi_q1由弱磁控制模塊采用超前角弱磁控制策略得到；

S03：當ω_ref大于第二速度閾值時，從弱磁控制模塊得到d軸第一電流補償值Δi_d1和q軸第一電流補償值Δi_q1，從深度弱磁控制模塊得到q軸第二電流補償值Δi_q2，此時d軸電流控制模塊的電流給定信號為下限值，q軸電流控制模塊的電流給定信號為i_qref3＝i_qref1+Δi_q1+Δi_q2，其中Δi_q2由深度弱磁控制模塊采用基于最大轉矩電壓比MTPV的深度弱磁控制策略得到；

其中，所述的第一速度閾值小于所述的第二速度閾值，所述的第一速度閾值取值為永磁同步電機的額定轉速，所述的第二速度閾值小于永磁同步電機的最高轉速；

步驟四：d軸電流控制模塊根據i_dref3與i_dback偏差，即Δi_d3＝i_dref3-i_dback，經過PI控制輸出信號u_dref，q軸電流控制模塊根據i_qref3與i_qback偏差，即Δi_q3＝i_qref3-i_qback，經過PI控制輸出信號u_qref；u_dref和u_qref經過逆Park變換模塊后輸出信號u_αref和u_βref，再經過空間脈沖調制模塊形成PWM波信號，驅動逆變電路，以控制永磁同步電機的轉速；

重復步驟一至步驟四，實現電動汽車永磁同步電機的調速；

所述Δi_q2由深度弱磁控制模塊采用基于最大轉矩電壓比MTPV的深度弱磁控制策略得到具體為：

S0301：對永磁同步電機d軸電流進行限幅，選取電壓極限橢圓的中心點作為永磁同步電機d軸電流的下限值，即下限值為i_dmin＝-ψ_f/L_d；

S0302：i_dref1經過弱磁控制模塊補償后，當i_dref1+Δi_d1等于i_dmin時，此時永磁同步電機進入深度弱磁區，當永磁同步電機進入深度弱磁區，i_dref1+Δi_d1不等于i_dmin，此時d軸電流控制模塊的電流給定信號為下限值，即i_dref3＝i_dmin，i_qref3＝i_qref1+Δi_q1+Δi_q2，采用最大轉矩電壓比MTPV得到q軸第二電流補償值為：

其中，L_d和L_q分別為電機d軸電感和q軸電感；ψ_f為永磁體磁鏈。