电动汽车永磁同步电机控制方法及控制系统技术方案

一种电动汽车永磁同步电机控制方法及控制系统，当电机转速低于n1时，使电压调制比命令保持为常数，且向逆变桥输出PWM驱动信号；当电机转速升高超过n1时，使电压调制比命令随电机转速升高而下降，直至电机转速到达n2时电压调制比命令下降为零，且向逆变桥输出PWM驱动信号，其中n2＞n1；当电机转速升高超过n4时，不再向逆变桥输出PWM驱动信号，转而切换至向逆变桥输出三相短路驱动信号，其中n4≥n2；当电机转速下降低于n3时，不再向逆变桥输出三相短路驱动信号，转而切换至向逆变桥输出PWM驱动信号，其中n4≥n3≥n2；当电机转速下降低于n2时，使电压调制比命令随电机转速下降而升高，直至电机转速到达n1时电压调制比命令恢复至原常数值，且向逆变桥输出PWM驱动信号。

【技术实现步骤摘要】
电动汽车永磁同步电机控制方法及控制系统
本专利技术涉及电机驱动
，特别涉及一种电动汽车永磁同步电机控制方法及控制系统。
技术介绍
永磁同步电机效率高、功率密度大，是主流的电动汽车驱动电机。图1是电动汽车永磁同步电机控制系统的一般原理图，该控制系统包括动力电池、电机控制器和永磁同步电机。动力电池为电机控制器提供直流电源。电机控制器用于控制永磁同步电机按指令运行。电机控制器包括逆变电路(直流母线电容C0、逆变桥Q1～Q6)、传感器(直流母线电压传感器、电机相电流传感器)和控制电路。电机控制器直流母线连接动力电池，交流端连接永磁同步电机。电机控制器通过逆变桥将直流电逆变为三相交流电，用三相交流电控制永磁同步电机的运行。永磁同步电机接受电机控制器的控制，同时永磁同步电机上的传感器向电机控制器提供电机转子的转角和转速信号。电机控制电路通过传感器获取直流母线电压、电机相电流、电机转子转速、电机转子转角信号，通过通讯接口从电机控制器外部获取电机转矩命令。控制电路对以上信号进行处理后产生六个脉宽调制信号(PWM信号)并输出至逆变桥以分别控制六个开关管(Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6)动作，从而控制永磁同步电机运行。图2是电机控制器的控制电路的一般原理图，控制电路包括电压调制比控制单元、电流命令查表或计算单元、abc→dq坐标变换单元、电流控制单元、dq→abc坐标变换单元、占空比计算单元和PWM信号生成单元。图3是电机控制电路的电压调制比控制单元的一般原理图，电压调制比控制单元可以通过代数运算或者反馈控制的方法输出气隙磁链命令。其中，电压调制比命令m*一般是一个常数。实际电压调制比m由如下公式定义：其中Udc为直流母线电压，us为电机相电压幅值，ud、uq为实际电机相电压矢量在转子坐标(dq坐标)中的投影值，ud*、uq*为电机相电压命令矢量在转子坐标(dq坐标)中的投影值。由于实际电机相电压和相电压命令几乎相等，而实际相电压不容易检测，相电压命令容易检测，因此可以直接用相电压命令代替实际相电压来计算实际电压调制比。abc→dq坐标变换单元用于把定子坐标系(abc坐标系)下的电机电流矢量信号(ia，ib，ic)变换为转子坐标系(dq坐标系)下的电流矢量(Id，Iq)。反之，dq→abc坐标变换单元用于把dq坐标系下的电压命令矢量(ud*，uq*)变换成定子坐标系下的电压命令矢量(ua*，ub*，uc*)。电流命令查表或计算单元用于根据气隙磁链命令ψ*、转矩命令Te*查询标定数据表或通过计算的方法得到电机电流命令(Id*，Iq*)。电流控制单元用于根据电流命令(Id*，Iq*)、电流反馈值(Id，Iq)、以及电机转子转速n，对电机电流进行控制，该模块输出电压命令(ud*，uq*)。占空比计算单元用于根据当前直流母线电压Udc，把电压命令(ua*，ub*，uc*)计算为逆变桥中六个开关管的PWM信号占空比命令(DQ1，DQ2，DQ3，DQ4，DQ5，DQ6)。PWM信号生成单元用于根据PWM信号占空比命令(DQ1，DQ2，DQ3，DQ4，DQ5，DQ6)产生驱动逆变桥的最终PWM驱动信号。以上就是现有电动汽车永磁同步电机控制系统的一般工作原理。以上系统的一个缺点是电机控制器的控制能力会随着电机转速的升高而变弱，当电动汽车因为车轮打滑或车辆下坡而超速时电机就会有失控的可能。一旦电机失控车辆的安全会受到严重威胁，因此需要一种方法保证电机超速后不失控。现有应对电机超速方法一般是：电机超速不严重时，电机控制器会对最大允许输出的功率进行降额；电机超速严重时，电机控制器将逆变电路中的所有开关管(Q1～Q6)断开，逆变电路进入无控整流状态。然而，在电机超速状态下切换成无控整流后，电机会输出较大的阻力力矩，而且阻力力矩的大小是完全不受驾驶员控制的，因此不仅会对高速驾驶中的驾驶员产生意料之外的干扰，而且车辆突然减速极易造成追尾事故。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种电动汽车永磁同步电机控制方法及控制系统，可对车载永磁同步电机进行超速保护，解决永磁同步电机因超速而失控的问题。本专利技术实施例提供一种电动汽车永磁同步电机控制方法，通过电机控制器控制永磁同步电机的运行，电机控制器包括逆变桥和控制电路，逆变桥将直流电逆变为三相交流电并输出至永磁同步电机，逆变桥中包括六个开关管，控制电路生成六个PWM驱动信号输出至逆变桥以分别控制该六个开关管动作，该电动汽车永磁同步电机控制方法包括：当电机转速低于n1时，控制电路使电压调制比命令保持为常数，且控制电路向逆变桥输出PWM驱动信号；当电机转速升高超过n1时，控制电路使电压调制比命令随电机转速升高而下降，直至电机转速到达n2时电压调制比命令下降为零，且控制电路向逆变桥输出PWM驱动信号，其中n2＞n1；当电机转速升高超过n4时，控制电路不再向逆变桥输出PWM驱动信号，转而切换至向逆变桥输出三相短路驱动信号，其中n4≥n2；当电机转速下降低于n3时，控制电路不再向逆变桥输出三相短路驱动信号，转而切换至向逆变桥输出PWM驱动信号，其中n4≥n3≥n2；当电机转速下降低于n2时，控制电路使电压调制比命令随电机转速下降而升高，直至电机转速到达n1时电压调制比命令恢复至原常数值，且控制电路向逆变桥输出PWM驱动信号。进一步地，在第一实施例中，n4＞n3＞n2。进一步地，在第二实施例中，n4＞n2，且n3＝n4。进一步地，在第三实施例中，n4＞n2，且n3＝n2。进一步地，在第四实施例中，n4＝n3＝n2。进一步地，当电机转速超过n2时，控制电路使电压调制比命令维持为零。进一步地，向逆变桥输出的三相短路驱动信号使逆变桥中上方三个开关管全部断开，下方三个开关管全部导通；或者使逆变桥中上方三个开关管全部导通，下方三个开关管全部断开。本专利技术实施例还提供一种电动汽车永磁同步电机控制系统，包括动力电池、电机控制器和永磁同步电机，电机控制器控制永磁同步电机的运行，电机控制器包括逆变桥和控制电路，逆变桥将直流电逆变为三相交流电并输出至永磁同步电机，逆变桥中包括六个开关管，控制电路包括PWM信号生成单元、电压调制比控制单元、短路控制切换单元和三相短路输出单元，PWM信号生成单元生成六个PWM驱动信号输出至逆变桥以分别控制该六个开关管动作，其中：当电机转速低于n1时，电压调制比控制单元使电压调制比命令保持为常数，且PWM信号生成单元向逆变桥输出PWM驱动信号；当电机转速升高超过n1时，电压调制比控制单元使电压调制比命令随电机转速升高而下降，直至电机转速到达n2时电压调制比命令下降为零，且PWM信号生成单元向逆变桥输出PWM驱动信号，其中n2＞n1；当电机转速升高超过n4时，PWM信号生成单元不再向逆变桥输出PWM驱动信号，转而由短路控制切换单元切换至由三相短路输出单元向逆变桥输出三相短路驱动信号，其中n4≥n2；当电机转速下降低于n3时，三相短路输出单元不再向逆变桥输出三相短路驱动信号，转而由短路控制切换单元切换至由PWM信号生成单元向逆变桥输出PWM驱动信号，其中n4≥n3≥n2；当电机转速下降低于n2时，电压调制比控制单元使电压调制比命令随电机转速下降而升高，直至电机转速到达n1时电压调制比命令恢本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电动汽车永磁同步电机控制方法，通过电机控制器控制永磁同步电机的运行，电机控制器包括逆变桥和控制电路，逆变桥将直流电逆变为三相交流电并输出至永磁同步电机，逆变桥中包括六个开关管，控制电路生成六个PWM驱动信号输出至逆变桥以分别控制该六个开关管动作，其特征在于，该电动汽车永磁同步电机控制方法包括：当电机转速低于n1时，控制电路使电压调制比命令保持为常数，且控制电路向逆变桥输出PWM驱动信号；当电机转速升高超过n1时，控制电路使电压调制比命令随电机转速升高而下降，直至电机转速到达n2时电压调制比命令下降为零，且控制电路向逆变桥输出PWM驱动信号，其中n2＞n1；当电机转速升高超过n4时，控制电路不再向逆变桥输出PWM驱动信号，转而切换至向逆变桥输出三相短路驱动信号，其中n4≥n2；当电机转速下降低于n3时，控制电路不再向逆变桥输出三相短路驱动信号，转而切换至向逆变桥输出PWM驱动信号，其中n4≥n3≥n2；当电机转速下降低于n2时，控制电路使电压调制比命令随电机转速下降而升高，直至电机转速到达n1时电压调制比命令恢复至原常数值，且控制电路向逆变桥输出PWM驱动信号。

【技术特征摘要】
1.一种电动汽车永磁同步电机控制方法，通过电机控制器控制永磁同步电机的运行，电机控制器包括逆变桥和控制电路，逆变桥将直流电逆变为三相交流电并输出至永磁同步电机，逆变桥中包括六个开关管，控制电路生成六个PWM驱动信号输出至逆变桥以分别控制该六个开关管动作，其特征在于，该电动汽车永磁同步电机控制方法包括：当电机转速低于n1时，控制电路使电压调制比命令保持为常数，且控制电路向逆变桥输出PWM驱动信号；当电机转速升高超过n1时，控制电路使电压调制比命令随电机转速升高而下降，直至电机转速到达n2时电压调制比命令下降为零，且控制电路向逆变桥输出PWM驱动信号，其中n2＞n1；当电机转速升高超过n4时，控制电路不再向逆变桥输出PWM驱动信号，转而切换至向逆变桥输出三相短路驱动信号，其中n4≥n2；当电机转速下降低于n3时，控制电路不再向逆变桥输出三相短路驱动信号，转而切换至向逆变桥输出PWM驱动信号，其中n4≥n3≥n2；当电机转速下降低于n2时，控制电路使电压调制比命令随电机转速下降而升高，直至电机转速到达n1时电压调制比命令恢复至原常数值，且控制电路向逆变桥输出PWM驱动信号。2.根据权利要求1所述的电动汽车永磁同步电机控制方法，其特征在于：n4＞n3＞n2。3.根据权利要求1所述的电动汽车永磁同步电机控制方法，其特征在于：n4＞n2，且n3＝n4。4.根据权利要求1所述的电动汽车永磁同步电机控制方法，其特征在于：n4＞n2，且n3＝n2。5.根据权利要求1所述的电动汽车永磁同步电机控制方法，其特征在于：n4＝n3＝n2。6.根据权利要求1所述的电动汽车永磁同步电机控制方法，其特征在于：当电机转速超过n2时，控制电路使电压调制比命令维持为零。7.根据权利要求1所述的电动汽车永磁同步电机控制方法，其特征在于：向逆变桥输出的三相短路驱动信号使逆变桥中上方三个开关管全部断开，下方三个开关管全部导通；或者使逆变桥中上方三个开关管全部导通，下方三个开关管全部断开。8.一种电动汽车永磁同步电机控制系统，包括动力电池、电机控制器和永磁同步电机，电机控制器控制永磁同步电机的运行，电机控制器包括逆变桥和控制电路，逆变桥将...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏铸亮，曾梓华，刘伟，刘亢，张宗煜，
申请(专利权)人：广州汽车集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44