本发明专利技术公开了汽车电动压缩机中永磁同步电机直流母线电流的估算方法,属于汽车电动压缩机领域。测量任意两项相电流ia和ib,根据CLARK变换,用定子平面上的三轴坐标来表示,可根据下式将其变换为定子平面上两轴坐标下的正弦量iα,iβ;根据PARK变换后的直流分量id和iq;id为励磁电流,iq为转矩电流;计算
Estimation method of DC bus current of permanent magnet synchronous motor in automobile electric compressor
【技术实现步骤摘要】
汽车电动压缩机中永磁同步电机直流母线电流的估算方法
本专利技术涉及汽车电动压缩机领域,尤其涉及汽车电动压缩机中永磁同步电机直流母线电流的估算方法。技术背景永磁同步电机(简称PMSM)具有功率密度高、定位精准、调速范围宽、低速运行稳定、转矩脉动小等突出优点,使其在新能源汽车领域得到广泛应用。为了实现电动压缩机永磁同步电机的闭环控制,需要对定子绕阻的相电流实时检测,通常有三种方法:(1)利用交流互感器检测;(2)利用霍尔传感器检测;(3)利用精密采样电阻检测。交流互感器使强弱电隔离,抗干扰能力强,受温度影响小,但体积比较大。霍尔传感器也具有强弱电隔离作用,抗干扰能力强,但受温度影响比较大,体积也比较大。精密采样电阻没有隔离作用,抗干扰能力差,对控制器的设计和布线有很高的要求,但尺寸比较小,适合于控制器安装尺寸受限的情况。汽车对每个零部件的尺寸都有严格要求,任何零部件尺寸的增大都对整车的尺寸和布局有影响。为了减小控制器尺寸,采用精密采样电阻检测电流比较合适。为了减小尺寸,控制通道和检测通道都不带隔离措施。这样强弱电必须共地,在设计和布线时必须要考虑抗干扰问题。理论分析表明,在IGBT正常开关情况下,只用两个采样电阻无法正确检测定子绕阻的相电流。为了正确检测相电流,通过合理利用死区时间和续流二极管的续流作用,将上桥臂全部关断,便可只用两个精密采样电阻正确检测相电流,从而有效减小控制器电子线路板尺寸。然而在死区时间里,当逆变器上桥臂全部关断时,直流母线上的电流为零,无法检测直流母线电流,因此,也无法实现过载保护。总功率P=U·I,其中U为直流母线电压,I为直流母线电流。由于无法检测直流母线电流,总功率也无法计算。
技术实现思路
针对现有问题的不足,本专利技术提出了汽车电动压缩机中永磁同步电机直流母线电流的估算方法,特别是当控制器电子线路板尺寸受限时,通过坐标变换首先估算直流母线电流,当该电流超过一定的阈值时进行过载保护;再利用母线电流计算总功率。汽车电动压缩机中永磁同步电机直流母线电流的估算方法,测量任意两项相电流ia和ib,根据CLARK变换,用定子平面上的三轴坐标来表示,将相电流变换为定子平面上两轴坐标下的正弦量iα,iβ;再根据PARK变换得到直流分量id和iq,其中id为励磁电流,iq为转矩电流;计算直流母线电流I与i具有函数关系,即I=f(i),通过拟合得到I与i关系。进一步的,所述的函数关系I=f(i)为线性关系:I=k·i+b任意实测两点(i1,I1)和(i2,I2),可确之定常数k和b,将求得的k和b代入上式有进一步的,所述的线性关系为分段线性关系:实测m+1个点(i0,I0),(i1,I1),…,(im,Im),按下式分段线估算母线电流:ij-1≤i≤ij(j=1,2,…,m)进一步的,当I≥Im时,其中Im为允许的电流上限,实施过载保护。进一步的,利用直流母线电压U,可估算总功率P=U·I。通过本专利技术的能够有效估计母线电流,从而判断是否过载,若过载则进行过载保护,并且能够估算得到电机的总功率。附图说明图1为电机逆变驱动电路图;图2为CLARK变换示意图;图3为PARK变换示意图。具体实施方式下面结合说明书附图图1至图3对本专利技术的技术方案做进一步说明。永磁同步电机逆变驱动电路如图1所示。P为直流母线正极,N为直流母线负极。Q1,Q2,Q3分别为上桥臂的三个IGBT,Q4,Q5,Q6分别为下桥臂的三个IGBT。M为永磁同步电机。ia,ib,ic为通过三相定子绕组的相电流。为了避免直流母线正负极直通短路,要求三对IGBT管Q1与Q4,Q2与Q5,Q3与Q6的开关状态具有互补必性,例如,Q1开时,Q4为关,反之Q4开时,Q1为关。其余两对也有类似的互补开关状态。R1,R2,R3为精密采样电阻,流过R1,R2和R3的电流分别为i1,i2,i3,其中,i3为直流线电流,可用于短路保护和过载保护。如图1所示,只用两个采样电阻R1,R2来检测相电流ia,ib,ic是不完备的,例如,当Q4与Q5有一个关断或全关断时,相应的电流i1,i2为零,因此,这时采用图1所示的电路就无法检测相电流ia,ib,ic。只有上桥臂IGBT全关断时,由于下桥臂续流二极管的续流作用,任何情况下都有:ia=i1,ib=i2,ic=-(ia+ib),从而可只用两个采样电阻R1,R2实现相电流的检测。但这时由于上桥臂IGBT全关,流过直流母线正极的电流为零,流过直流母线负极的电流i3自然也为零。这时就不能用R3检测总电流,但R3必须保留,用于通过硬件实现短断保护。鉴于以上分析,本专利技术基于坐标变换,提出一种直流母线总电流的估算方法。为了便于说明本专利技术,简要介绍矢量控制的坐标变换,详见有关矢量控制的文献。图2为CLARK变换,图中,ia,ib,ic为加在电机定子绕组上的三相正弦交流电,用定子平面上的三轴坐标来表示,可根据下式将其变换为定子平面上两轴坐标下的正弦量iα,iβ:图3为PARK变换,将定子平面上两轴坐标下的电流iα,iβ变换为转子平面上两轴坐标下的电流id,iq,其中id为励磁电流,iq为转矩电流,θ为转子的转角。变换式如下:通过PARK变换,将定子平面上的两相正交的交流电流变换成转子平面上的两相正交的直流电流。这样可用控制直流电机的方法控制三相交流永磁同步电机。令则直流母线电流I=f(i)(3)为了便于计算,将(3)式线性化。如果对精度要求不高,可按下式线性化:I=k·i+b(4)任意实测两点(i1,I1)和(i2,I2),可确定常数k和b。将求得的k和b代入(4)式有如果对精度要求较高,可实测m+1个点(i0,I0),(i1,I1),…,(im,Im),按下式分段线估算母线电流:ij-1≤i≤ij(j=1,2,…,m)(6)设Im为允许的电流上限,则,当I≥Im时,进入过载保护。设直流母线电压为U,则总功率P=U·I。本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.汽车电动压缩机中永磁同步电机直流母线电流的估算方法,其特征在于测量任意两项相电流ia和ib,根据CLARK变换,用定子平面上的三轴坐标来表示,将相电流变换为定子平面上两轴坐标下的正弦量iα,iβ;再根据PARK变换得到直流分量id和iq,其中id为励磁电流,iq为转矩电流;计算
【技术特征摘要】
1.汽车电动压缩机中永磁同步电机直流母线电流的估算方法,其特征在于测量任意两项相电流ia和ib,根据CLARK变换,用定子平面上的三轴坐标来表示,将相电流变换为定子平面上两轴坐标下的正弦量iα,iβ;再根据PARK变换得到直流分量id和iq,其中id为励磁电流,iq为转矩电流;计算直流母线电流I与i具有函数关系,即I=f(i),通过拟合得到I与i关系。2.根据权利要求1所述的汽车电动压缩机中永磁同步电机直流母线电流的估算方法,其特征在于所述的函数关系I=f(i)为线性关系:I=k·i+b任意实测两点(i1,I1)和(i2,...
【专利技术属性】
技术研发人员:余世明,何德峰,仇翔,吴根忠,宋秀兰,
申请(专利权)人:浙江工业大学,
类型:发明
国别省市:浙江,33
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