一种永磁同步电机的转矩控制方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种永磁同步电机的转矩控制方法及装置，该方法包括：当电机转速达到基速以上时，查找Iq数据表，得到当前转矩下的交轴电流给定值Iq_ref，其中Iq数据表是通过台架实验测得在不同转矩和转速下的交轴电流给定值，从而生成的数据表格；根据直轴电压Ud和交轴电压Uq获取电压反馈量Us，将直流电压给定值Un与电压反馈量Us作差后经过调节器调节得到直轴电流给定值Id_ref；根据交轴电流给定值Iq_ref和直轴电流给定值Id_ref，对电机输出转矩进行控制。本发明专利技术在基速以上，采用Iq电流查表法，通过弱磁控制给定当前交轴电流指令Iq_ref，不仅减小了查表的数据量，同时减少了对转矩误差进行修正的环节，进而解决了高速运行时，永磁同步电机振动大、响应速度慢等问题。

【技术实现步骤摘要】
一种永磁同步电机的转矩控制方法及装置
本专利技术涉及一种永磁同步电机的转矩控制方法及装置，属于电动汽车

技术介绍
近年来，能源危机和环境污染备受关注，新能源产业得到迅猛发展，未来新能源电动汽车将逐步替代燃油汽车。作为电动汽车的核心部件，电机控制器决定着一辆电动汽车的整体驾驶性能，因此车企都在积极研制电机控制器。目前，国内电机控制器大多是工业性的，不能满足电动汽车对电机控制的高转速，高可靠性，高实时性的要求等特点。尤其是在电机高速运行时，电机振动大，响应速度慢等问题，这就需要寻求一种可靠的弱磁控制方法，以适应汽车级电机控制器的要求。公布号为CN107046386A的中国专利文件公开了一种用于纯电动汽车的永磁同步电机控制器弱磁标定的新方法，在基速以下时采用MTPA控制，此时控制框图如图1所示，在给定转矩Te后，通过MTPA数据分析，给定目标Id*和Iq*；电机三相电流通过三二变换和PARK变换，计算出实际的Id和Iq，Id和Iq作为电流的反馈，给定目标Id*和Iq*分别与Id和Iq作差之后，进行PI控制，通过二三变换，转换到SVPWM，SVPWM为空间矢量脉宽调制输出到桥式IGBT中，控制电机的电流输出，达到控制电机转矩的目的。在基速以上时，当进入弱磁后，由于弱磁会引起转矩误差，需要对该转矩误差进行线性补偿，此时控制框图如图2所示。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种永磁同步电机的转矩控制方法及装置，用于解决在基速以上时需要消除转矩误差的问题。为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种永磁同步电机的转矩控制方法，步骤如下：当电机转速达到基速以上时，查找Iq数据表，得到当前转矩下的交轴电流给定值Iq_ref，其中Iq数据表是通过台架实验测得在不同转矩和转速下的交轴电流给定值，从而生成的数据表格；根据直轴电压Ud和交轴电压Uq获取电压反馈量Us，将直流电压给定值Un与电压反馈量Us作差后经过调节器调节得到直轴电流给定值Id_ref；根据交轴电流给定值Iq_ref和直轴电流给定值Id_ref，对电机输出转矩进行控制。本专利技术的有益效果是：在基速以上，采用Iq电流查表法，通过弱磁控制给定当前交轴电流指令Iq_ref，不仅减小了查表的数据量，同时减少了对转矩误差进行修正的环节，进而解决了高速运行时，永磁同步电机振动大、响应速度慢等问题。进一步的，为了在基速以上对电机转矩进行控制，还包括：当电机转速未达到基速以上时，查找MTPA数据表，得到当前转矩下的交轴电流给定值Iq_ref和直轴电流给定值Id_ref，其中MTPA数据表是通过台架实验测得在不同转速和转矩下的轴电流给定值和直轴电流给定值，从而生成的数据表格；根据获取的交轴电流给定值Iq_ref和直轴电流给定值Id_ref，对电机输出转矩进行控制。进一步的，所述调节器为PI调节器。本专利技术还提供了一种永磁同步电机的转矩控制装置，包括处理器和存储器，所述处理器用于处理存储在所述存储器中的指令以实现如下方法：当电机转速达到基速以上时，查找Iq数据表，得到当前转矩下的交轴电流给定值Iq_ref，其中Iq数据表是通过台架实验测得在不同转矩和转速下的交轴电流给定值，从而生成的数据表格；根据直轴电压Ud和交轴电压Uq获取电压反馈量Us，将直流电压给定值Un与电压反馈量Us作差后经过调节器调节得到直轴电流给定值Id_ref；根据交轴电流给定值Iq_ref和直轴电流给定值Id_ref，对电机输出转矩进行控制。进一步的，还包括：当电机转速未达到基速以上时，查找MTPA数据表，得到当前转矩下的交轴电流给定值Iq_ref和直轴电流给定值Id_ref，其中MTPA数据表是通过台架实验测得在不同转速和转矩下的轴电流给定值和直轴电流给定值，从而生成的数据表格；根据获取的交轴电流给定值Iq_ref和直轴电流给定值Id_ref，对电机输出转矩进行控制。进一步的，所述调节器为PI调节器。附图说明图1是现有技术在基速以下时的控制框图；图2是现有技术在基速以上时的控制框图；图3是本专利技术在基速以下时的控制框图；图4是本专利技术在基速以上时的控制框图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例对本专利技术进行进一步详细说明。本专利技术提供了一种永磁同步电机的转矩控制装置，包括处理器和存储器，该述处理器用于处理存储在存储器中的指令，以实现一种永磁同步电机的转矩控制方法。该控制方法根据电机转速的大小，对基速以下和基速以上进行分段控制，增加了控制的灵活性和实用性，具体内容如下：情况1：当电机转速未达到基速以上时，采用最大转矩电流比(MTPA)控制，最大转矩电流比(MTPA)控制是指由于凸极式电机的不对称性，合理分配Id和Iq的大小，可使得单位电流输出最大转矩的控制方式，其控制框图如图3所示，步骤如下：(1)在电机控制器收到转矩命令后，查找MTPA数据表，得到当前转矩下的交轴电流给定值Iq_ref和直轴电流给定值Id_ref。其中，最大转矩电流比MTPA数据表是通过台架实验测得在不同转速和转矩下的轴电流给定值和直轴电流给定值，从而生成的数据表格，也就是通过台架试验准确测得某一转速条件下，不同Id和Iq值对应的转矩，并分析出最大转矩电流比点，制作Id和Iq在不同转矩和转速条件下的二维数据表，以实现查表控制。(2)根据获取的交轴电流给定值Iq_ref和直轴电流给定值Id_ref，对电机输出转矩进行控制。其中，在步骤(2)中，根据Iq_ref和Id_ref对电机输出转矩进行控制的过程为：采集电机三相电流，利用CLARK变换和PARK变换，将三相电流数据Ia、Ib、Ic和转子位置数据转化成Id和Iq，作为电流的负反馈，通过PI控制器跟踪调节之后，输出电压指令Ud和Uq，然后通过PARK反变换将旋转坐标系下的Ud和Uq转化成静止坐标系下的Uα和Uβ，最后将Uα和Uβ指令输入SVPWM模块(SVPWM为空间矢量脉宽调制)，进而生成相应的六路脉冲波，驱动IGBT以控制电机。通过上述步骤(1)～(2)，在基速以下，采用最大转矩电流比MTPA控制，且采用标定查表法，省去了转矩闭环这一环节，不仅提高了算法运算速率，同时提高了控制的可靠性。其中基速的确定方法属于现有技术，此处不再赘述。情况2：当电机转速达到基速以上时，交轴电流给定值Iq_ref采用Iq电流查表法来获取；直轴电流给定值Id_ref利用反馈电压进行弱磁PI控制进行确定，利用反馈电压进行弱磁控制是指永磁同步电机达到基速时，永磁同步电机感应电压幅值等于额定电压值，转速很难提高，若此时调整Id值，削弱永磁磁链，降低永磁同步电机感应电压，即可达到提高转速的目的，其控制框图如图4所示，具体步骤如下：1)在电机控制器收到转矩命令后，查找Iq数据表，得到当前转矩下的交轴电流给定值Iq_ref。其中，Iq数据表是通过台架实验测得在不同转矩和转速下的交轴电流给定值，从而生成的数据表格，也就是通过台架试验，准确测得不同转速和转矩条件下Iq的值，并制作二维数据表。在制造Iq数据表时，在实验中对于某一转速、某一转矩条件下，Iq是唯一的值，获取Iq的约束条件就是某一转速和某一转矩，没有其他的约束条件，如果Iq为其他值得话，出现的结果是：同一转速上，输出的转矩不同本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种永磁同步电机的转矩控制方法，其特征在于，步骤如下：当电机转速达到基速以上时，查找Iq数据表，得到当前转矩下的交轴电流给定值Iq_ref，其中Iq数据表是通过台架实验测得在不同转矩和转速下的交轴电流给定值，从而生成的数据表格；根据直轴电压Ud和交轴电压Uq获取电压反馈量Us，将直流电压给定值Un与电压反馈量Us作差后经过调节器调节得到直轴电流给定值Id_ref；根据交轴电流给定值Iq_ref和直轴电流给定值Id_ref，对电机输出转矩进行控制。

【技术特征摘要】
1.一种永磁同步电机的转矩控制方法，其特征在于，步骤如下：当电机转速达到基速以上时，查找Iq数据表，得到当前转矩下的交轴电流给定值Iq_ref，其中Iq数据表是通过台架实验测得在不同转矩和转速下的交轴电流给定值，从而生成的数据表格；根据直轴电压Ud和交轴电压Uq获取电压反馈量Us，将直流电压给定值Un与电压反馈量Us作差后经过调节器调节得到直轴电流给定值Id_ref；根据交轴电流给定值Iq_ref和直轴电流给定值Id_ref，对电机输出转矩进行控制。2.根据权利要求1所述的永磁同步电机的转矩控制方法，其特征在于，还包括：当电机转速未达到基速以上时，查找MTPA数据表，得到当前转矩下的交轴电流给定值Iq_ref和直轴电流给定值Id_ref，其中MTPA数据表是通过台架实验测得在不同转速和转矩下的轴电流给定值和直轴电流给定值，从而生成的数据表格；根据获取的交轴电流给定值Iq_ref和直轴电流给定值Id_ref，对电机输出转矩进行控制。3.根据权利要求1或2所述的永磁同步电机的转矩控制方法，其特征在于，所述调节器为PI调节器。4.一种永磁同步电机的转矩控制装置...

【专利技术属性】
技术研发人员：王伟，慕昆，
申请(专利权)人：河南森源电气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：河南,41