本發(fā)明涉及電機(jī)控制技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種永磁同步電機(jī)深度弱磁控制方法及控制裝置。

背景技術(shù)：

面對日趨嚴(yán)峻的能源與環(huán)境問題，新能源汽車正成為當(dāng)前各國研究的熱點，大力發(fā)展新能源汽車對于實現(xiàn)全球可持續(xù)發(fā)展、保護(hù)人類賴以生存的地球環(huán)境具有重要意義。

純電動汽車通過電機(jī)驅(qū)動車輪來實現(xiàn)車輛行駛，電機(jī)驅(qū)動及控制作為純電動汽車的核心對整車性能影響重大，為此成為國內(nèi)外各大純電動汽車廠商研究的重點。隨著永磁材料、電力電子技術(shù)、控制理論、電機(jī)制造以及信號處理硬件的發(fā)展，永磁同步電機(jī)(PMSM)得到了普遍應(yīng)用，永磁同步電動機(jī)由于具有高效率、高輸出轉(zhuǎn)矩、高功率密度以及良好的動態(tài)性能等優(yōu)點，目前成為純電動汽車驅(qū)動系統(tǒng)的主流。

但是，現(xiàn)有技術(shù)中，對于深度弱磁控制效果尚不理想，容易出現(xiàn)電流震蕩，造成電機(jī)故障，進(jìn)而威脅高速行車安全。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明實施例要解決的技術(shù)問題是提供一種永磁同步電機(jī)深度弱磁控制方法及控制裝置，用以實現(xiàn)削弱深度弱磁時的電流震蕩。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明實施例提供了一種永磁同步電機(jī)深度弱磁控制方法，包括：

獲取所述永磁同步電機(jī)的當(dāng)前工作狀態(tài)；

當(dāng)所述當(dāng)前工作狀態(tài)滿足預(yù)設(shè)條件時，對D軸電流進(jìn)行動態(tài)限制。

進(jìn)一步的，所述動態(tài)限制包括：

獲取所述永磁同步電機(jī)的當(dāng)前轉(zhuǎn)速；

根據(jù)所述當(dāng)前轉(zhuǎn)速，控制所述D軸電流小于所述當(dāng)前轉(zhuǎn)速下的最大負(fù)向D軸電流。

進(jìn)一步的，所述最大負(fù)向D軸電流通過以下過程獲?。?/p>

獲取所述D軸電流的最大轉(zhuǎn)矩電壓比MTPV軌跡數(shù)據(jù)；

根據(jù)臺架試驗，對所述最大轉(zhuǎn)矩電壓比MTPV軌跡數(shù)據(jù)進(jìn)行修正，獲得所述永磁同步電機(jī)在深度弱磁控制中電機(jī)轉(zhuǎn)速與D軸電流的映射關(guān)系；

根據(jù)所述電機(jī)轉(zhuǎn)速與D軸電流的映射關(guān)系，獲得所述最大負(fù)向D軸電流。

進(jìn)一步的，根據(jù)公式

獲得所述最大轉(zhuǎn)矩電壓比MTPV軌跡數(shù)據(jù)，其中，ψ_s表示永磁體磁鏈，L_d表示D軸電感，L_q表示Q軸電感，i_d表示D軸電流，i_q表示Q軸電流，U_DC表示逆變器直流側(cè)電壓，ω表示轉(zhuǎn)速，I_lim表示最大相電流基波有效值。

進(jìn)一步的，所述控制方法還包括：

對所述最大負(fù)向D軸電流進(jìn)行低通濾波處理。

進(jìn)一步的，根據(jù)公式

對所述最大負(fù)向D軸電流進(jìn)行低通濾波處理，其中，K_f表示低通濾波參數(shù)。

本發(fā)明實施例還提供了一種永磁同步電機(jī)深度弱磁控制裝置，包括：

第一獲取模塊，用于獲取所述永磁同步電機(jī)的當(dāng)前工作狀態(tài)；

第一控制模塊，用于當(dāng)所述當(dāng)前工作狀態(tài)滿足預(yù)設(shè)條件時，對D軸電流進(jìn)行動態(tài)限制。

進(jìn)一步的，所述第一控制模塊，用于當(dāng)所述當(dāng)前工作狀態(tài)滿足預(yù)設(shè)條件時，對D軸電流進(jìn)行動態(tài)限制中，所述第一控制模塊包括：

第二獲取模塊，用于獲取所述永磁同步電機(jī)的當(dāng)前轉(zhuǎn)速；

第二控制模塊，用于根據(jù)所述當(dāng)前轉(zhuǎn)速，控制所述D軸電流小于所述當(dāng)前轉(zhuǎn)速下的最大負(fù)向D軸電流。

進(jìn)一步的，所述第二控制模塊，用于根據(jù)所述當(dāng)前轉(zhuǎn)速，控制所述D軸電流小于所述當(dāng)前轉(zhuǎn)速下的最大負(fù)向D軸電流中，所述第二控制模塊包括：

第三獲取模塊，用于獲取所述D軸電流的最大轉(zhuǎn)矩電壓比MTPV軌跡數(shù)據(jù)；

第四獲取模塊，用于根據(jù)臺架試驗，對所述最大轉(zhuǎn)矩電壓比MTPV軌跡數(shù)據(jù)進(jìn)行修正，獲得所述永磁同步電機(jī)在深度弱磁控制中電機(jī)轉(zhuǎn)速與D軸電流的映射關(guān)系；

第五獲取模塊，用于根據(jù)所述電機(jī)轉(zhuǎn)速與D軸電流的映射關(guān)系，獲得所述最大負(fù)向D軸電流。

進(jìn)一步的，所述第二控制模塊，用于根據(jù)所述當(dāng)前轉(zhuǎn)速，控制所述D軸電流小于所述當(dāng)前轉(zhuǎn)速下的最大負(fù)向D軸電流中，所述第二控制模塊還包括：

處理模塊，用于對所述最大負(fù)向D軸電流進(jìn)行低通濾波處理。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明實施例提供的一種永磁同步電機(jī)深度弱磁控制方法及控制裝置，至少具有以下有益效果：本發(fā)明實施例的永磁同步電機(jī)深度弱磁控制方法及控制裝置，對D軸電流進(jìn)行動態(tài)限制，可以有效削弱永磁同步電機(jī)深度弱磁控制中的電流震蕩。同時，本發(fā)明實施例的永磁同步電機(jī)深度弱磁控制方法及控制裝置，對所述最大負(fù)向D軸電流進(jìn)行低通濾波處理，還可以實現(xiàn)一般弱磁向深度弱磁的平滑過渡。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的第一實施例提供的永磁同步電機(jī)深度弱磁控制方法的流程圖；

圖2為本發(fā)明的第二實施例提供的永磁同步電機(jī)深度弱磁控制方法的流程圖；

圖3為本發(fā)明的第三實施例提供的獲取最大負(fù)向D軸電流的流程圖；

圖4為本發(fā)明的第四實施例提供的永磁同步電機(jī)深度弱磁控制方法的流程圖；

圖5為本發(fā)明的第五實施例提供的永磁同步電機(jī)深度弱磁控制裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為本發(fā)明實施例的永磁同步電機(jī)控制的流程示意圖；

圖7為本發(fā)明實施例的永磁同步電機(jī)控制示意圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明要解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖及具體實施例進(jìn)行詳細(xì)描述。在下面的描述中，提供諸如具體的配置和組件的特定細(xì)節(jié)僅僅是為了幫助全面理解本發(fā)明的實施例。因此，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該清楚，可以對這里描述的實施例進(jìn)行各種改變和修改而不脫離本發(fā)明的范圍和精神。另外，為了清楚和簡潔，省略了對已知功能和構(gòu)造的描述。

應(yīng)理解，說明書通篇中提到的“一個實施例”或“一實施例”意味著與實施例有關(guān)的特定特征、結(jié)構(gòu)或特性包括在本發(fā)明的至少一個實施例中。因此，在整個說明書各處出現(xiàn)的“在一個實施例中”或“在一實施例中”未必一定指相同的實施例。此外，這些特定的特征、結(jié)構(gòu)或特性可以任意適合的方式結(jié)合在一個或多個實施例中。

第一實施例

參見圖1，本發(fā)明實施例提供了一種永磁同步電機(jī)深度弱磁控制方法，包括：

步驟101，獲取所述永磁同步電機(jī)的當(dāng)前工作狀態(tài)；

步驟102，當(dāng)所述當(dāng)前工作狀態(tài)滿足預(yù)設(shè)條件時，對D軸電流進(jìn)行動態(tài)限制。

在本發(fā)明實施例的永磁同步電機(jī)深度弱磁控制方法中，所述預(yù)設(shè)條件為永磁同步電機(jī)進(jìn)入到深度弱磁轉(zhuǎn)速區(qū)間。參見圖7，也即圖示一般弱磁A-B段向深度弱磁B-C段，即由B點進(jìn)入深度弱磁轉(zhuǎn)速區(qū)間。當(dāng)所述當(dāng)前工作狀態(tài)滿足預(yù)設(shè)條件時，即當(dāng)前工作狀態(tài)為永磁同步電機(jī)進(jìn)入到深度弱磁轉(zhuǎn)速區(qū)間，對D軸電流進(jìn)行動態(tài)限制，實現(xiàn)使D、Q軸電流沿最大轉(zhuǎn)矩電壓比MTPV軌跡運動，削弱了傳統(tǒng)弱磁控制方法深度弱磁時的電流震蕩問題。

第二實施例

參見圖2，依據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種永磁同步電機(jī)深度弱磁控制方法，該方法包括：

步驟201，獲取所述永磁同步電機(jī)的當(dāng)前工作狀態(tài)；

步驟202，當(dāng)所述當(dāng)前工作狀態(tài)滿足預(yù)設(shè)條件時，獲取所述永磁同步電機(jī)的當(dāng)前轉(zhuǎn)速；

步驟203，根據(jù)所述當(dāng)前轉(zhuǎn)速，控制所述D軸電流小于所述當(dāng)前轉(zhuǎn)速下的最大負(fù)向D軸電流。

本實施例在第一實施例的基礎(chǔ)上對所述動態(tài)限制進(jìn)行了進(jìn)一步的解釋。所述動態(tài)限制即在當(dāng)前的轉(zhuǎn)速下，控制D軸電流小于所述當(dāng)前轉(zhuǎn)速下的最大負(fù)向D軸電流。

第三實施例

參見圖3，依據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了獲取最大負(fù)向D軸電流的方法，本實施例的方法也適用于其他實施例。

所述最大負(fù)向D軸電流通過以下過程獲?。?/p>

步驟301，獲取所述D軸電流的最大轉(zhuǎn)矩電壓比MTPV軌跡數(shù)據(jù)；

步驟302，根據(jù)臺架試驗，對所述最大轉(zhuǎn)矩電壓比MTPV軌跡數(shù)據(jù)進(jìn)行修正，獲得所述永磁同步電機(jī)在深度弱磁控制中電機(jī)轉(zhuǎn)速與D軸電流的映射關(guān)系；

步驟303，根據(jù)所述電機(jī)轉(zhuǎn)速與D軸電流的映射關(guān)系，獲得所述最大負(fù)向D軸電流。

在實際控制中，當(dāng)永磁同步電機(jī)進(jìn)入到深度弱磁轉(zhuǎn)速區(qū)間，利用當(dāng)前轉(zhuǎn)速得到對應(yīng)的當(dāng)前的D軸電流的負(fù)向最大值，即該轉(zhuǎn)速條件下D軸電流不能夠超出該限值；隨著電機(jī)轉(zhuǎn)速的進(jìn)一步提高，D軸電流的負(fù)向最大值會逐漸減小，參見圖7，即電機(jī)工作點向C點逼近，這樣就能夠?qū)⒂来磐诫姍C(jī)深度弱磁時的工作點限制在MTPV軌跡上，從而改善了控制效果，改善了深度弱磁時電流和扭矩的震蕩問題。

進(jìn)一步的，根據(jù)公式

獲得所述最大轉(zhuǎn)矩電壓比MTPV軌跡數(shù)據(jù)，其中，ψ_s表示永磁體磁鏈，L_d表示D軸電感，L_q表示Q軸電感，i_d表示D軸電流，i_q表示Q軸電流，U_DC表示逆變器直流側(cè)電壓，ω表示轉(zhuǎn)速，I_lim表示最大相電流基波有效值。

參見圖6和圖7，在本發(fā)明實施例給出的弱磁控制中，采用電壓調(diào)節(jié)環(huán)，根據(jù)U_max和反饋的D、Q軸電壓命令的差值，通過PI調(diào)節(jié)自動調(diào)整勵磁水平，但隨著電機(jī)轉(zhuǎn)速不斷升高，進(jìn)入到深度弱磁電機(jī)工作點到達(dá)B點后，通過動態(tài)限制D軸電流迫使電機(jī)工作點沿圖7中的B-C軌跡運動(MTPV軌跡)。

轉(zhuǎn)矩方程為：

其中T_e表示電機(jī)扭矩，n_p為極對數(shù)。

電機(jī)在實際工作過程中受逆變器輸出電流和電機(jī)本身額定電流的限制，永磁同步電機(jī)穩(wěn)定運行時，電流矢量幅值為

i_s為電流矢量，其最大值不超過i_smax，即電機(jī)工作受圖7中的電流極限圓限制。

另外永磁同步電機(jī)穩(wěn)定運行時，還受逆變器輸出電壓的限制。

其中U_DC為逆變器直流側(cè)電壓，

電機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩電壓比方程可表示為：

根據(jù)式(1)、(3)、(4)可得到最大轉(zhuǎn)矩電壓比軌跡方程：

對于永磁同步電機(jī)，進(jìn)入到深度弱磁后工作點沿MTPV軌跡運動，因此D軸的最大負(fù)向電流不應(yīng)超過B點處的D軸電流，可以按照以下公式計算得到B點處的D軸電流。

其中I_lim為電機(jī)最大相電流基波有效值。根據(jù)式(3)、(5)、(6)能夠得到在轉(zhuǎn)速不斷增加條件下電機(jī)在深度弱磁時的D軸電流變化軌跡，但以上三個公式對電機(jī)參數(shù)具有高度的依賴性，參數(shù)的準(zhǔn)確性對于不同轉(zhuǎn)速條件下D軸電流的計算結(jié)果影響很大。一般來說在深度弱磁控制中，會有磁路飽和問題，這將對D、Q軸電感產(chǎn)生影響，其中Q軸電感隨Q軸電流的增加變化更大，且呈非線性關(guān)系，因此單純的采用以上公式計算不同轉(zhuǎn)速條件下的D軸MTPV軌跡電流會有較大誤差。針對這一問題，本發(fā)明實施例首先采用公式(3)、(5)、(6)計算得到深度弱磁時D軸電流的MTPV軌跡數(shù)據(jù)(電機(jī)參數(shù)按照預(yù)設(shè)定值計算)，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行臺架試驗，以理想MTPV軌跡為基礎(chǔ)，對其進(jìn)行修正，最終得到電機(jī)深度弱磁控制中電機(jī)轉(zhuǎn)速與D軸電流的映射關(guān)系(在本發(fā)明的實施例中電機(jī)轉(zhuǎn)速與D軸電流的映射關(guān)系以Map表的方式存在)。在實際控制中，當(dāng)電機(jī)進(jìn)入到深度弱磁轉(zhuǎn)速區(qū)間，利用當(dāng)前轉(zhuǎn)速便可查詢得到當(dāng)前轉(zhuǎn)速下的最大負(fù)向D軸電流-i_dmax^*，即該轉(zhuǎn)速條件下D軸電流不能夠超出該限值；隨著電機(jī)轉(zhuǎn)速的進(jìn)一步提高，D軸電流的負(fù)向最大值會逐漸減小，即電機(jī)工作點向C點逼近，這樣就能夠?qū)⒂来磐诫姍C(jī)深度弱磁時的工作點限制在MTPV軌跡上，保證深度弱磁控制時電機(jī)的工作點沿最大轉(zhuǎn)矩電壓比軌跡運動，改善了深度弱磁時電流和扭矩的震蕩問題，提高了控制效果。

第四實施例

參見圖4，依據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種永磁同步電機(jī)深度弱磁控制方法，該方法包括：

步驟401，獲取所述永磁同步電機(jī)的當(dāng)前工作狀態(tài)；

步驟402，當(dāng)所述當(dāng)前工作狀態(tài)滿足預(yù)設(shè)條件時，獲取所述永磁同步電機(jī)的當(dāng)前轉(zhuǎn)速；

步驟403，對所述最大負(fù)向D軸電流進(jìn)行低通濾波處理；

步驟404，根據(jù)所述當(dāng)前轉(zhuǎn)速，控制所述D軸電流小于所述當(dāng)前轉(zhuǎn)速下的最大負(fù)向D軸電流。

本實施例是在前述實施例的基礎(chǔ)上，增加了低通濾波處理，用以實現(xiàn)永磁同步電機(jī)由一般弱磁向深度弱磁的平滑過渡。

經(jīng)過低通濾波后得到D軸最大負(fù)向電流限制i_dc^*，強制使圖6中的經(jīng)“動態(tài)限制與平滑過渡”環(huán)節(jié)后不會超過i_dc^*，這樣一來在保證深度弱磁平滑過渡的前提下，將深度弱磁狀態(tài)下電機(jī)的工作點限制在MTPV軌跡中。低通濾波環(huán)節(jié)的加入，保證了一般弱磁向深度弱磁的平滑過渡，防止在交界點(圖7所示電機(jī)工作點B)處抖動。

進(jìn)一步的，根據(jù)公式

對所述最大負(fù)向D軸電流進(jìn)行低通濾波處理，其中，K_f表示低通濾波參數(shù)。

第五實施例

參見圖5，本發(fā)明實施例還提供了一種永磁同步電機(jī)深度弱磁控制裝置，包括：

第一獲取模塊1，用于獲取所述永磁同步電機(jī)的當(dāng)前工作狀態(tài)；

第一控制模塊2，用于當(dāng)所述當(dāng)前工作狀態(tài)滿足預(yù)設(shè)條件時，對D軸電流進(jìn)行動態(tài)限制。

進(jìn)一步的，所述第一控制模塊2，用于當(dāng)所述當(dāng)前工作狀態(tài)滿足預(yù)設(shè)條件時，對D軸電流進(jìn)行動態(tài)限制中，所述第一控制模塊2包括：

第二獲取模塊，用于獲取所述永磁同步電機(jī)的當(dāng)前轉(zhuǎn)速；

第二控制模塊，用于根據(jù)所述當(dāng)前轉(zhuǎn)速，控制所述D軸電流小于所述當(dāng)前轉(zhuǎn)速下的最大負(fù)向D軸電流。

進(jìn)一步的，所述第二控制模塊，用于根據(jù)所述當(dāng)前轉(zhuǎn)速，控制所述D軸電流小于所述當(dāng)前轉(zhuǎn)速下的最大負(fù)向D軸電流中，所述第二控制模塊包括：

第三獲取模塊，用于獲取所述D軸電流的最大轉(zhuǎn)矩電壓比MTPV軌跡數(shù)據(jù)；

第四獲取模塊，用于根據(jù)臺架試驗，對所述最大轉(zhuǎn)矩電壓比MTPV軌跡數(shù)據(jù)進(jìn)行修正，獲得所述永磁同步電機(jī)在深度弱磁控制中電機(jī)轉(zhuǎn)速與D軸電流的映射關(guān)系；

第五獲取模塊，用于根據(jù)所述電機(jī)轉(zhuǎn)速與D軸電流的映射關(guān)系，獲得所述最大負(fù)向D軸電流。

進(jìn)一步的，所述第三獲取模塊，用于獲取所述D軸電流的最大轉(zhuǎn)矩電壓比MTPV軌跡數(shù)據(jù)中，所述第三獲取模塊包括第一運算模塊，所述第一運算模塊用于根據(jù)公式

獲得所述最大轉(zhuǎn)矩電壓比MTPV軌跡數(shù)據(jù)，其中，ψ_s表示永磁體磁鏈，L_d表示D軸電感，L_q表示Q軸電感，i_d表示D軸電流，i_q表示Q軸電流，U_DC表示逆變器直流側(cè)電壓，ω表示轉(zhuǎn)速，I_lim表示最大相電流基波有效值。

進(jìn)一步的，所述第二控制模塊，用于根據(jù)所述當(dāng)前轉(zhuǎn)速，控制所述D軸電流小于所述當(dāng)前轉(zhuǎn)速下的最大負(fù)向D軸電流中，所述第二控制模塊還包括：

處理模塊，用于對所述最大負(fù)向D軸電流進(jìn)行低通濾波處理。

進(jìn)一步的，所述處理模塊，用于對所述最大負(fù)向D軸電流進(jìn)行低通濾波處理中，所述處理模塊包括第二運算模塊，所述第二運算模塊用于根據(jù)公式

對所述最大負(fù)向D軸電流進(jìn)行低通濾波處理，其中，K_f表示低通濾波參數(shù)。

需要注意的是，為了行文簡潔，本說明書中有部分情況下將永磁同步電機(jī)簡述為電機(jī)。

綜上，本發(fā)明實施例的永磁同步電機(jī)深度弱磁控制方法及控制裝置，可以有效削弱永磁同步電機(jī)深度弱磁控制中的電流震蕩。同時，本發(fā)明實施例的永磁同步電機(jī)深度弱磁控制方法及控制裝置，還可以實現(xiàn)一般弱磁向深度弱磁的平滑過渡。

盡管已描述了本發(fā)明實施例的優(yōu)選實施例，但本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員一旦得知了基本創(chuàng)造性概念，則可對這些實施例做出另外的變更和修改。所以，所附權(quán)利要求意欲解釋為包括優(yōu)選實施例以及落入本發(fā)明實施例范圍的所有變更和修改。

最后，還需要說明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關(guān)系術(shù)語僅僅用來將一個實體或者操作與另一個實體或操作區(qū)分開來，而不一定要求或者暗示這些實體或操作之間存在任何這種實際的關(guān)系或者順序。而且，術(shù)語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含。

以上所述是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明所述原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。