一种基于车辆运行工况的磁通可调电机控制系统技术方案

本发明专利技术涉及车用电机控制领域，公开了一种基于车辆运行工况的磁通可调电机控制系统，包括采用永磁材料铝镍钴且具有调磁绕组的磁通可调电机，调磁绕组引出2个接线端子与调磁电路输出端相连；三相绕组各引出1个接线端子与标准两电平逆变器输出端相连；通过检测电机转速和计算加速度进行速度判断，根据速度判断结果和车辆运行工况信息，进行工况判断，基于车辆运行综合工况产生驱动信号，驱动调磁电路正向、反向导通、截止，对磁通可调电机磁通进行调节。与现有技术相比，本发明专利技术根据车辆运行工况，产生调磁电路控制指令，控制调磁电路在调磁绕组中产生正向脉冲、反向脉冲、持续电流，从而进行增磁、去磁、混合励磁，实现电机的磁通调节。实现电机的磁通调节。实现电机的磁通调节。

【技术实现步骤摘要】
一种基于车辆运行工况的磁通可调电机控制系统


[0001]本专利技术属于车用电机控制领域，具体涉及一种磁通可调电机控制系统，特别适合于采用磁通可调电机驱动的新能源汽车应用场合。

技术介绍

[0002]车用驱动电机作为混合动力汽车、电动汽车的关键执行部件之一，其驱动性能的优劣直接影响混合动力汽车、电动汽车的整车性能。目前车用驱动电机主要采用永磁无刷电机，具有高功率密度、高效率、高可靠性和低运行噪音等优点，近年来在许多工业应用领域得到了很广泛的应用。在传统的永磁无刷电机中，由于永磁材料的固有特性，电机内气隙磁场基本保持恒定，用作电动运行时，调速范围有限。传统的永磁无刷电机要实现宽调速运行，一般采用矢量控制的变频调速系统，通过控制直轴电流分量i
d
产生的直轴去磁磁动势去削弱永磁磁场，达到弱磁升速的目的。然而弱磁调速存在永磁体退磁风险，影响系统稳定性，导致永磁无刷电机在需要宽调速范围的新能源汽车驱动领域应用存在一定的局限性。在传统的混合励磁类电机中，为了达到控制磁通的目的，往往需要在励磁线圈中通入持续的增、弱磁电流，这样持续地通入励磁电流带来的后果便是增加了励磁损耗，从而弱化了永磁电机高效率的特点。
[0003]磁通可调永磁无刷电机由于采用了特殊的永磁材料铝镍钴，可以通过控制定子上磁化绕组中的脉冲磁化电流幅值和方向，达到控制磁通的目的，即材料本身的磁化程度能够在很短的时间内通过施加充、去磁脉冲而得到改变，并且充、去磁之后其磁化程度能够被记忆住，从而达到了简单、有效地调节电动机内磁场以及气隙磁通密度的目的。因此，从某种程度上说，磁通可调永磁无刷电机特性取决于特殊永磁材料的性质，即可以通过控制充、去磁电流的幅值和方向改变特殊永磁材料的磁化程度。在很短的时间内通过充、去磁脉冲电流就可以实现控制磁通，从而避免了在混合励磁电机中通过给励磁绕组通入持续的励磁电流来实现控制磁通所需的额外的励磁损耗，最大的优点在于控制磁通时效率更高。
[0004]永磁材料铝镍钴的矫顽力较低，其磁化状态可以通过在充去磁绕组中施加短时的充去磁脉冲而改变。基于运行工况的磁通可控电机控制系统，在低速重载时，充磁绕组使铝镍钴永磁体达到满磁化状态，提高了输出转矩；在高速巡航时，可以施加去磁脉冲降低铝镍钴永磁的磁化程度以实现弱磁升速；在正常巡航时，不需要充去磁。因此，基于运行工况调磁系统调磁控制方法简单，易于实现，磁场调节响应速度快，调速范围宽，研究磁通可调永磁无刷电机在新能源汽车驱动系统中应用具有重要意义。

技术实现思路

[0005]专利技术目的：本专利技术的目的是为了解决上述传统的永磁无刷电机宽调速运行存在的问题，提出一种基于车辆运行工况的磁通可调电机驱动系统，控制方法简单，易于实现磁通可调电机的磁通调节。
[0006]技术方案：本专利技术提供了一种基于车辆运行工况的磁通可调电机控制系统，包括
采用永磁材料铝镍钴且具有调磁绕组的磁通可调电机、位置速度检测模块、dSPACE DS1007控制器、电流检测模块、电压检测模块、上位机、标准两电平逆变器、直流电源一U
dc1
、直流电源二U
dc2
以及调磁电路；
[0007]所述直流电源一U
dc1
给标准两电平逆变器供电，直流电源二U
dc2
给调磁电路供电；
[0008]所述磁通可调电机调磁绕组引出2个接线端子，分别为a1、b1，与调磁电路的两个桥臂输出端相连；所述磁通可调电机的三相绕组各引出1个接线端子，分别为a、b、c，与标准两电平逆变器的三个桥臂输出端相连；
[0009]所述位置速度检测模块与所述dSPACE DS1007控制器连接，用于检测磁通可调电机的转子位置信号和转速信号，并将信号输入至dSPACE DS1007控制器中；所述电流检测模块、电压检测模块分别与所述dSPACE DS1007控制器连接，分别用于采集磁通可调电机的三相电流i
a
～i
c
、直流母线电压U
dc
，并将信号输入至dSPACE DS1007控制器中，所述dSPACE DS1007控制器以转子位置和转速、三相电流i
a
～i
c
以及直流母线电压U
dc
作为输入，合成10路PWM信号，其中信号PWM1
‑
6用于对标准两电平逆变器分别进行驱动控制，信号PWM7
‑
10用于对调磁电路进行驱动控制。
[0010]进一步地，所述dSPACE DS1007控制器中设置有位置及速度计算模块、abc/dq模块、转速调节模块、d轴电流调节模块、q轴电流调节模块、dq/αβ模块、SVPWM模块、加速度计算模块、工况信息输入模块、工况判断模块、驱动信号产生模块；
[0011]所述电流检测模块输出端与所述abc/dq模块输入端连接，所述abc/dq模块输出端分别与d轴电流调节模块、q轴电流调节模块输入端连接；所述电压检测模块输出端分别与所述d轴电流调节模块、q轴电流调节模块输入端连接；
[0012]所述位置速度检测模块输出端与所述位置及速度计算模块输入端连接，位置及速度计算模块的转子位置角度信号输出端与dq/αβ模块连接，位置及速度计算模块的转速信号输出端分别与加速度计算模块、工况判断模块以及转速调节模块连接；
[0013]所述转速调节模块与所述q轴电流调节模块输入端连接；所述dq/αβ模块输出端与SVPWM模块输入端连接，所述SVPWM模块的信号输出端与标准两电平逆变器的IGBT开关器件控制端连接；
[0014]所述加速度计算模块与所述工况判断模块输入端连接，所述工况信息模块输出端与所述工况判断模块输入端连接，所述工况判断模块输出端与所述驱动信号产生模块输入端连接。
[0015]进一步地，所述dSPACE DS1007控制器中设定的电机额定转速设置为N，当电机转速n<＝N时，当工况信息模块为“加速”时，工况判断模块的判断结果为“增磁升速”；
[0016]当电机转速n<＝N时，当工况信息为“启动”时，工况判断结果为“混合励磁”；当工况信息为“重载爬坡”时，工况判断结果为“混合励磁”；
[0017]当电机转速n<＝N时，当工况信息为“正常巡航”时，工况判断结果为调磁绕组“不工作”；当工况信息为“其他”时，工况判断结果为调磁绕组“不工作”；
[0018]当电机转速信号n>N时，工况信息为“高速行驶”，工况判断结果为调磁绕组“去磁”，电机弱磁运行。
[0019]进一步地，所述调磁电路包括四个开关器件VT1、VT4、VT2、VT3，开关器件VT1、VT2串联后与串联的开关器件VT3、VT4并联，调磁绕组引出的2个接线端子a1、b1分别连接与开关
器件VT1、VT2之间以及开关器件VT3、VT4之间。
[0020]进一步地，当所述工况判断结果为“增磁升速”时，所述驱动信号产生模块发出本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于车辆运行工况的磁通可调电机控制系统，其特征在于，包括采用永磁材料铝镍钴且具有调磁绕组的磁通可调电机(1)、位置速度检测模块(2)、dSPACE DS1007控制器(3)、电流检测模块(4)、电压检测模块(5)、上位机(6)、标准两电平逆变器(7)、直流电源一U
dc1
(8)、直流电源二U
dc2
(9)以及调磁电路(10)；所述直流电源一U
dc1
(8)给标准两电平逆变器(7)供电，直流电源二U
dc2
(9)给调磁电路(10)供电；所述磁通可调电机(1)调磁绕组引出2个接线端子，分别为a1、b1，与调磁电路(10)的两个桥臂输出端相连；所述磁通可调电机(1)的三相绕组各引出1个接线端子，分别为a、b、c，与标准两电平逆变器(7)的三个桥臂输出端相连；所述位置速度检测模块(2)与所述dSPACEDS1007控制器(3)连接，用于检测磁通可调电机(1)的转子位置信号和转速信号，并将信号输入至dSPACEDS1007控制器(3)中；所述电流检测模块(4)、电压检测模块(5)分别与所述dSPACEDS1007控制器(3)连接，分别用于采集磁通可调电机(1)的三相电流i
a
～i
c
、直流母线电压U
dc
，并将信号输入至dSPACEDS1007控制器(3)中，所述dSPACEDS1007控制器(3)以转子位置和转速、三相电流i
a
～i
c
以及直流母线电压U
dc
作为输入，合成10路PWM信号，其中信号PWM1
‑
6用于对标准两电平逆变器(7)分别进行驱动控制，信号PWM7
‑
10用于对调磁电路(10)进行驱动控制。2.根据权利要求1所述的基于车辆运行工况的磁通可调电机控制系统，其特征在于，所述dSPACEDS1007控制器(3)中设置有位置及速度计算模块(11)、abc/dq模块(12)、转速调节模块(13)、d轴电流调节模块(14)、q轴电流调节模块(15)、dq/αβ模块(16)、SVPWM模块(17)、加速度计算模块(18)、工况信息输入模块(19)、工况判断模块(20)、驱动信号产生模块(21)；所述电流检测模块(4)输出端与所述abc/dq模块(12)输入端连接，所述abc/dq模块(12)输出端分别与d轴电流调节模块(14)、q轴电流调节模块(15)输入端连接；所述电压检测模块(5)输出端分别与所述d轴电流调节模块(14)、q轴电流调节模块(15)输入端连接；所述位置速度检测模块(2)输出端与所述位置及速度计算模块(11)输入端连接，位置...

【专利技术属性】
技术研发人员：鲁庆，林弈，胥智超，赵晓庆，黄晓洁，姚宇阳，张涛，莫丽红，
申请(专利权)人：淮阴工学院，
类型：发明
国别省市：