一种永磁同步电机全工况区域标定的方法技术

本发明专利技术公开一种永磁同步电机全工况区域标定的方法，包括以下步骤：S1、获得电机参数；S2、选取覆盖电机工作区域的边界状态的标定特征点，确定每组所述标定转矩对应的电流矢量is和电流矢量相位角θ；S3、分别得到各个所述标定电压、各个所述标定转速条件下的标定转矩

【技术实现步骤摘要】
一种永磁同步电机全工况区域标定的方法


[0001]本专利技术涉及到永磁同步电机标定
，具体涉及到一种永磁同步电机全工况区域标定的方法。

技术介绍

[0002]电动汽车所使用的永磁同步电机，在使用前需要与相应的电机控制器进行匹配测试，通常这个过程被称为电机标定，一般在电机实验台架上进行。电动汽车驱动电机在使用过程中，驾驶员踩油门踏板，发出转矩指令，即汽车驱动力指令，该指令由油门踏板发出后，经由整车控制器输出给到电机控制器。电机控制器将该指令转化为电机电流信号，控制驱动电机执行该扭矩。因此，电机标定过程实际上是电机控制器将扭矩指令转换为电机电流信号，形成电流控制表格的过程。为了提高电动汽车的舒适性和平稳性，要求电机实际输出扭矩与扭矩指令之间的偏差在一定范围之内，一般要求在
±
5Nm(当扭矩指令在
±
100Nm以内)或者
±
5％(当扭矩指令在
±
100Nm以上)之内。因此，电机标定过程要求生成的电流表格中的电流指令十分精确。
[0003]在现有的电机控制算法中，一般将三相交流电机的三相电流(ABC相)利用dq变换转化为与电机转子位置相关的交直流两相电流(d轴电流Id，q轴电流Iq)。因此，电机电流控制信号在电机控制器中一般采用Id、Iq的形式，当电机在不同转速下，不同扭矩指令下，电机控制器输出不同的Id、Iq指令给驱动电机，实现扭矩输出。
[0004]在对永磁同步电机装车调试前，不得不借用台架通过电机控制器进行标定扭矩测试，台架测试的效果直接决定永磁同步电机在车上的性能，针对电机标定的方法有多种，通过调研，现有电机标定技术大致有这几类方法：
[0005]1、通过搭建电机仿真模型，通过模型生成标定数据，在台架验证转矩特性，根据台架验证效果，修正仿真数据；
[0006]2、电机转矩控制算法中采用多闭环(转矩闭环、弱磁闭环、电流闭环)方式，不依赖电机参数、转矩数据通过闭环控制进行调节；
[0007]3、标定额定电压状态的转矩控制数据，其它电压时，通过电压矢量限幅算法控制。
[0008]上述第一种方法缺陷在于，搭建电机仿真模型需要对电机模型比较熟悉，往往在开发过程中，电机和电机控制器是由两方进行，无法做到技术融合，同时，仿真软件平台搭建，涉及到软件工具开发，人员维护，无形之中增加了电机标定的成本，且仿真数据生成后，依然要以台架测试效果为主，仿真数据只是一种辅助测试手段。
[0009]上述第二种方法缺陷在于，转矩控制精度和转矩控制响应差，在要求快速转矩响应等特俗工况时，有出现电流失控的风险，不适用在转矩高精度和高响应的电动汽车上。
[0010]上述第三种方法缺陷在于，在非额定电压情况下，尤其是低于额定电压状态时，转矩精度无法保证，不适用在转矩精度要求高的电动汽车上。

技术实现思路

[0011]本专利技术的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种永磁同步电机全工况区域标定的方法，在不需要电机方提供准确的电机设计参数和仿真数据情况下，完成电机标定，提高控制精度，避免重复标定。
[0012]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：
[0013]一种永磁同步电机全工况区域标定的方法，具体如下
[0014]S1、获得电机参数，将电机线电阻r、电机磁链ψ
f
、d轴电感曲线和q轴电感曲线写入前馈电压方程；
[0015]S2、选取覆盖电机工作区域的边界状态的标定特征点，所述标定特征点包括标定电压、标定转速和标定转矩；确定每组所述标定转矩对应的电流矢量i
s
和电流矢量相位角θ；
[0016]S3、分别得到各个所述标定电压、各个所述标定转速条件下的标定转矩
‑
电流矢量i
s
曲线图和标定扭矩
‑
电流矢量相位角θ曲线图；
[0017]S4、根据当前工况的目标转矩、电机转速和电机母线电压，分别进行三次二分法计算，得到电机运行全工况区域请求目前转矩时对应的电流矢量i
s
和电流矢量相位角θ，获得d轴和q轴的电流指令，传入电机控制电流环和电压前馈项，通过驱动控制，实现目标转矩。
[0018]进一步的，步骤S1中，获得电机各项参数具体过程如下：
[0019]在确保电压矢量u
s
和电流矢量i
s
相位准确的前提下，电机线电阻r通过电阻测试仪直接测得；
[0020]根据公式(1)，选取三个不同的特征i
d
值，得出得出i
d
‑
L
q
的曲线；
[0021]根据公式(2)，选取三个不同的特征i
q
值，得出得出i
q
‑
L
q
的曲线；
[0022]永磁同步电机电压方程公式，
[0023]U
d
＝i
d
r+pi
d
L
d
‑
ωi
q
L
q
[0024]U
q
＝i
q
r+pi
q
L
q
+ωi
d
L
d
+ωψ
f
ꢀꢀ
(6)；
[0025]其中，u
d
为同步电机模型中d轴电压，u
q
为同步电机模型中q轴电压，i
d
为同步电机模型中d轴电流，i
q
为同步电机模型中q轴电流，r为同步电机线电阻，p为微分算子，L
d
为同步电机d轴电感，L
q
为同步电机q轴电感，ω为电机电角度速度，ψ
f
为同步电机磁链。
[0026]测试转速选取2000rpm，ω＝2000*N*2π/60，选取i
d
和i
q
特征点：i
d
＝0，i
q
＝i
qmax
；i
d
＝0，i
q
＝i
qmax
/2；i
d
＝0，i
q
＝i
qmax
/10。
[0027]根据公式(6)，在稳态下，微分算子项忽略不计，得出
[0028]同步电机d轴电感的计算公式为根据选取三个不同的特征i
q
值，得出i
q
‑
L
q
的曲线，非特征点的L
q
由i
q
通过二分法计算得到。
[0029]选取i
d
和i
q
特征点：i
d
＝i
dmax
，i
q
＝0；i
d
＝i
dmax<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种永磁同步电机全工况区域标定的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、获得电机参数，将电机线电阻r、电机磁链ψ
f
、d轴电感曲线和q轴电感曲线写入前馈电压方程；S2、选取覆盖电机工作区域的边界状态的标定特征点，所述标定特征点包括标定电压、标定转速和标定转矩；确定每组所述标定转矩对应的电流矢量i
s
和电流矢量相位角θ；S3、分别得到各个所述标定电压、各个所述标定转速条件下的标定转矩
‑
电流矢量i
s
曲线图和标定扭矩
‑
电流矢量相位角θ曲线图；S4、根据当前工况的目标转矩、电机转速和电机母线电压，分别进行三次二分法计算，得到电机运行全工况区域请求目前转矩时对应的电流矢量i
s
和电流矢量相位角θ，获得d轴和q轴的电流指令，传入电机控制电流环和电压前馈项，通过驱动控制，实现目标转矩。2.根据权利要求1所述的一种永磁同步电机全工况区域标定的方法，其特征在于，在确保电压矢量u
s
和电流矢量i
s
相位准确的前提下，电机线电阻r通过电阻测试仪直接测得；同步电机d轴电感的计算公式为同步电机q轴电感的计算公式为其中，u
d
为同步电机模型中d轴电压，u
q
为同步电机模型中q轴电压，i
d
为同步电机模型中d轴电流，i
q
为同步电机模型中q轴电流，L
d
为同步电机d轴电感，L
q
为同步电机q轴电感，ω为电机电角度速度；根据公式(1)，选取三个不同的特征id值，得出得出id
‑
Lq的曲线；根据公式(2)，选取三个不同的特征iq值，得出得出iq
‑
Lq的曲线；同步电机磁链的计算公式为其中，u
反线rms
为空载反电动势线电压有效值，n为同步电机转速，p为同步电机极对数；通过示波器测得u
反线rms
，将u
反线rms
代入公式(3)中得到电机磁链ψ
f
。3.根据权利要求1所述的一种永磁同步电机全工况区域标定的方法，其特征在于，所述电机母线电压的标定特征点分别选取最低工作电压、额定电压和最高工作电压，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨桃桃，刘长来，夏诗忠，刘杨，殷武军，赵玉峰，程兴泽，马俊，
申请(专利权)人：中克骆瑞新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：