一种永磁同步电机的工作电流确定方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术实施例提供一种永磁同步电机的工作电流确定方法及装置，应用于电动汽车中，属于新能源汽车领域。所述永磁同步电机的工作电流确定方法在所述电动汽车的当前转矩为第一转矩时检测并响应用户对所述电动汽车的操作，确定需要将所述当前转矩调整到目标转矩，基于目标转矩曲线和最优转矩控制曲线，获得与所述第二转矩对应的目标直轴电流和目标交轴电流，再基于所述目标直轴电流和所述目标交轴电流获得用于控制所述电动汽车中电机的控制直轴电流和控制交轴电流，根据所述控制直轴电流和控制交轴电流控制所述电机，将所述当前转矩调整为所述目标转矩。所述方法通过迅速准确地确定控制电流，提高了电机的动态响应速度，提升了电机的运行效率。

【技术实现步骤摘要】
一种永磁同步电机的工作电流确定方法及装置
本专利技术涉及新能源汽车领域，具体而言，涉及一种永磁同步电机的工作电流确定方法及装置。
技术介绍
国际能源署发布的《2017年全球电动汽车展望报告》中称，在路面上行驶的电动汽车数量在2016年激增至200万辆，而中国是目前为止全球最大的电动汽车市场，占到全球电动汽车销量的四成多，同时也是美国所售电动汽车数量的两倍多。动力系统是电动汽车的核心，而电动机则是电动汽车动力系统的主要驱动装置。因此，电动机性能的好坏，将很大程度上决定了电动汽车性能的优劣。永磁同步电机具有高功率密度、高效率和优良的调速性能，因此成为了我国电动汽车的主流驱动电机。随着科技的飞速发展，人们日渐追求着更高的功率密度和响应速度。通常对永磁同步电机进行MTPA(MaximumTorquePerAmpere，MTPA)控制以追求单位电流输出最大转矩从而减小定子铜耗。但随着输出转矩的增大，电机系统的功率因数将迅速下降。且该方法模型依赖于电机参数，而电动汽车运行过程中因恶劣热环境与磁饱和效应引起电机参数变化显著，MTPA鲁棒性较差。同时MTPA只能适用在基速范围内，在高速区则需要对电机进行弱磁控制不能实现单位电流输出最大转矩；另外在高速区内要在考虑电机参数实时变化与磁饱和情况下对电压限制椭圆、电机限制圆、电机转矩双曲线等构成的4阶方程进行在线精确求解也是相当困难的。这将导致永磁同步电机只采用MTPA控制无法满足电动汽车驱动的要求。几年来发展出的最小损耗控制等，却存在转矩响应速度慢等问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术实施例的目的在于提供一种永磁同步电机的工作电流确定方法及装置，以解决现有电机控制方法在调整转矩时响应速度慢和运行效率低的问题。第一方面，本专利技术实施例提供了一种永磁同步电机的工作电流确定方法，应用于电动汽车中，所述方法在所述电动汽车处于工作状态且所述电动汽车的当前转矩为第一转矩时，检测获得所述电动汽车的用户对所述电动汽车的操作，响应所述操作，确定需要将所述当前转矩从所述第一转矩调整到第二转矩，基于目标转矩曲线和最优转矩控制曲线，获得与所述第二转矩对应的目标直轴电流和目标交轴电流，再基于所述目标直轴电流和所述目标交轴电流获得用于控制所述电动汽车中电机的控制直轴电流和控制交轴电流，根据所述控制直轴电流和控制交轴电流控制所述电机，将所述第一转矩调整为所述第二转矩。进一步地，基于目标转矩曲线和最优转矩控制曲线，获得与所述第二转矩对应的目标直轴电流和目标交轴电流，包括：根据转矩方程获取所述目标转矩曲线，根据最大转矩电流比方程获取所述最优转矩控制曲线。基于所述目标转矩曲线和所述最优转矩控制曲线，根据第一迭代方程idSP＝id0+Δid获得目标直轴电流，根据第二迭代方程iqSP＝iq0+Δiq获得目标交轴电流。其中，idSP为所述目标直轴电流，iqSP为所述目标交轴电流，id为当前直轴电流，iq为当前交轴电流，id0为初始直轴电流，iq0为初始交轴电流PCu为铜耗。进一步地，基于所述目标直轴电流和所述目标交轴电流获得用于控制所述电动汽车中电机的控制直轴电流和控制交轴电流，包括：以当前直轴电流id为横坐标，当前交轴电流iq为纵坐标，建立坐标系，并用所述坐标系表示电压极限椭圆、电流极限圆、所述目标转矩曲线以及所述最优转矩控制曲线。通过多步判断区出多种情况并根据不同情况下的获取方法获取用于控制所述电动汽车中电机的控制直轴电流和控制交轴电流。第二方面，本专利技术实施例提供了一种工作电流确定装置，包括操作检测模块、目标电流获取模块、控制电流获取模块和转矩调整模块。所述操作检测模块包括操作检测单元和转矩确认单元，所述操作检测单元用于在所述电动汽车处于工作状态且所述电动汽车的当前转矩为第一转矩时，检测获得所述电动汽车的用户对所述电动汽车的操作，所述转矩确认单元用于在获得所述电动汽车的用户对所述电动汽车的操作时响应所述操作从而确定需要将所述当前转矩从所述第一转矩调整到第二转矩。所述目标电流获取模块用于基于目标转矩曲线、最优转矩控制曲线，获得与所述第二转矩对应的目标直轴电流和目标交轴电流。所述控制电流获取模块用于基于所述目标直轴电流和所述目标交轴电流获得用于控制所述电动汽车中电机的控制直轴电流和控制交轴电流。所述转矩调整模块用于基于所述控制直轴电流和控制交轴电流控制所述电机，将所述第一转矩调整为所述第二转矩。进一步地，所述控制电流获取模块坐标建立单元、第一判断单元、第二判断单元、第三判断单元、第四判断单元和第五判断单元。所述坐标建立单元用于以当前直轴电流id·为横坐标，当前交轴电流iq为纵坐标，建立坐标系，并用所述坐标系表示电压极限椭圆、电流极限圆、所述目标转矩曲线以及所述最优转矩控制曲线。所述第一判断单元用于判断所述电压极限椭圆和所述电流极限圆是否有交点。所述第二判断单元用于判断所述目标转矩曲线与所述电流极限圆是否有交点。所述第三判断单元用于判断所述目标转矩曲线与所述电流极限圆的交点是否在所述电压极限圆内。所述第四判断单元用于判断所述目标直轴电流和所述目标交轴电流对应的点是否在所述电压极限椭圆内。所述第五判断单元用于判断所述目标转矩曲线与所述电压极限椭圆靠近所述电流极限圆的交点是否在所述电流极限圆内。第三方面，本专利技术实施例还提供了一种存储介质，所述存储介质存储于计算机内，所述存储介质包括多条指令，所述多条指令被设置成使得所述计算机执行任意一项上述方法。本专利技术实施例的有益效果是：本实施例提供的一种永磁同步电机的工作电流确定方法及装置，应用于电动汽车中，在用户操作所述电动汽车时，响应用户操作，确定需要将当前的第一转矩调整到第二转矩，基于目标转矩曲线和最优转矩控制曲线，获得与所述第二转矩对应的目标直轴电流和目标交轴电流，再基于所述目标直轴电流和所述目标交轴电流获得用于控制所述电动汽车中电机的控制直轴电流和控制交轴电流，根据所述控制直轴电流和控制交轴电流控制所述电机，将所述第一转矩调整为所述第二转矩，本专利技术实施例提供的方法通过迅速准确地确定控制电流，提高了电机的动态响应速度，提升了电机的运行效率。本专利技术的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术实施例了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。图1为本专利技术第一实施例提供的一种永磁同步电机的永磁同步电机的工作电流确定方法的流程图；图2为本专利技术第一实施例提供的选取最接近最优转矩曲线的控制直轴电流和控制交轴电流的工作点的方法的流程示意图；图3为本专利技术第一实施例提供的一种获得电压极限椭圆与电流极限圆的交点的方法的示意图；图4为本专利技术第一实施例提供的一种确定目标转矩曲线与电压极限椭圆的交点的方法的示意图；图5为本专利技术第一实施例提供的一种永磁同步电机的永磁同步电机的工作电流确定方法具体运用于永磁同步电机时的流程图；图6为本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种永磁同步电机的工作电流确定方法，应用于电动汽车中，其特征在于，所述方法包括：在所述电动汽车处于工作状态且所述电动汽车的当前转矩为第一转矩时，检测获得所述电动汽车的用户对所述电动汽车的操作；响应所述操作，确定需要将所述当前转矩从所述第一转矩调整到第二转矩；基于目标转矩曲线和最优转矩控制曲线，根据迭代算法，获得与所述第二转矩对应的目标直轴电流和目标交轴电流；基于所述目标直轴电流和所述目标交轴电流获得用于控制所述电动汽车中电机的控制直轴电流和控制交轴电流；基于所述控制直轴电流和所述控制交轴电流控制所述电机，将所述当前转矩从所述第一转矩调整为所述第二转矩。

【技术特征摘要】
1.一种永磁同步电机的工作电流确定方法，应用于电动汽车中，其特征在于，所述方法包括：在所述电动汽车处于工作状态且所述电动汽车的当前转矩为第一转矩时，检测获得所述电动汽车的用户对所述电动汽车的操作；响应所述操作，确定需要将所述当前转矩从所述第一转矩调整到第二转矩；基于目标转矩曲线和最优转矩控制曲线，根据迭代算法，获得与所述第二转矩对应的目标直轴电流和目标交轴电流；基于所述目标直轴电流和所述目标交轴电流获得用于控制所述电动汽车中电机的控制直轴电流和控制交轴电流；基于所述控制直轴电流和所述控制交轴电流控制所述电机，将所述当前转矩从所述第一转矩调整为所述第二转矩。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于目标转矩曲线和最优转矩控制曲线，根据迭代算法，获得与所述第二转矩对应的目标直轴电流和目标交轴电流，包括：获取所述目标转矩曲线，获取所述最优转矩控制曲线；基于所述目标转矩曲线和所述最优转矩控制曲线，根据第一迭代方程idSP＝id0+Δid获得目标直轴电流，根据第二迭代方程iqSP＝iq0+Δiq获得目标交轴电流；其中，idSP为所述目标直轴电流，ipSP为所述目标交轴电流，id为当前直轴电流，iq为当前交轴电流，id0为初始直轴电流，iq0为初始交轴电流PCu为铜耗。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，基于所述目标直轴电流和所述目标交轴电流获得用于控制所述电动汽车中电机的控制直轴电流和控制交轴电流，包括：以当前直轴电流id为横坐标，当前交轴电流iq为纵坐标，建立坐标系，所述坐标系用于表示电压极限椭圆、电流极限圆、所述目标转矩曲线以及所述最优转矩控制曲线；判断所述电压极限椭圆和所述电流极限圆是否有交点；在为否时，确定所述电压极限椭圆与所述id轴靠近所述电流极限圆的交点为第一交点，确定所述第一交点对应的当前直轴电流为用于控制所述电动汽车中电机的控制直轴电流，以及确定所述第一交点对应的当前交轴电流为用于控制所述电动汽车中电机的控制交轴电流。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，基于所述目标直轴电流和所述目标交轴电流获得用于控制所述电动汽车中电机的控制直轴电流和控制交轴电流，包括：以当前直轴电流id为横坐标，当前交轴电流iq为纵坐标，建立坐标系，所述坐标系用于表示电压极限椭圆、电流极限圆、所述目标转矩曲线以及所述最优转矩控制曲线；判断所述电压极限椭圆和所述电流极限圆是否有交点；在为是时，判断所述目标转矩曲线与所述电流极限圆是否有交点；在所述目标转矩曲线与所述电流极限圆没有交点时，判断所述最优转矩控制曲线与所述电流极限圆的交点是否在所述电压极限圆内；当所述最优转矩控制曲线与所述电流极限圆的交点在所述电压极限圆内时，确定所述最优转矩控制曲线与所述电流极限圆位于第一象限或第二象限的交点为第二交点，确定所述第二交点对应的当前直轴电流为用于控制所述电动汽车中电机的控制直轴电流，以及确定所述第二交点对应的当前交轴电流为用于控制所述电动汽车中电机的控制交轴电流；当所述最优转矩控制曲线与所述电流极限圆的交点不在所述电压极限圆内时，根据第二迭代规则获得所述电压极限椭圆与所述电流极限圆的交点，确定所述电压极限椭圆与所述电流极限椭圆位于第一象限或第二象限的交点为第三交点，确定所述第三交点对应的当前直轴电流为用于控制所述电动汽车中电机的控制直轴电流，以及确定所述第三交点对应的当前交轴电流为用于控制所述电动汽车中电机的控制交轴电流。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，基于所述目标直轴电流和所述目标交轴电流获得用于控制所述电动汽车中电机的控制直轴电流和控制交轴电流，包括：以当前直轴电流id为横坐标，当前交轴电流iq为纵坐标，建立坐标系，所述坐标系用于表示电压极限椭圆、电流极限圆、所述目标转矩曲线以及所述最优转矩控制曲线；判断所述电压极限椭圆和所述电流极限圆是否有交点；在为是时，判断所述目标转矩曲线与所述电流极限圆是否有交点；当所述目标转矩曲线与所述电流极限圆有交点时，判断所述目标直轴电流和所述目...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘平，覃思雨，李力争，黄守道，罗德荣，冯垚径，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43