调整作为永磁同步电动机的电力牵引机的控制参数的方法技术

提供了调整作为永磁同步电动机的电力牵引机的控制参数的方法，尤其是一种用于调整作为永磁同步电动机(PMSM)的电力牵引机的控制参数的方法，所述方法包括：提供(S10)所述PMSM中的永磁体的磁链，即PM磁通；执行(S20)对所述PMSM的静止特性化，以估算作为电流的函数的链接磁通量(Ψd、Ψq)；将所述PM磁通添加(S30)到所估算的链接磁通量，以提供PMSM的磁通特性；基于所述磁通特性来调整(S40)所述PMSM的控制参数。参数。参数。

【技术实现步骤摘要】
magnetic flux)；
[0012]‑
将所述PM磁通添加到所估算的链接磁通量，以提供所述PMSM的磁通特性；
[0013]‑
基于所述磁通特性来调整所述PMSM的控制参数。
[0014]由此，提供了一种有效的确定所述磁通特性并调整PMSM的控制参数的方式。换言之，通过调整PMSM的控制参数，可以基于所述磁通特性来改进PMSM的运行。
[0015]应当理解，术语“磁链”或“PM磁通”这里是指当不依赖于电流(即，定子绕组中没有电流)时的永磁体的磁通量，而“链接磁通量”这里是指作为电流的函数的磁通量。这两个术语都可以简单地称为磁链，前者(PM磁通)与电流无关，而后者依赖于作为电流的函数的磁通量。
[0016]根据至少一个示例实施例，PM磁通是单个值，所述PM磁通被添加到至少在dq坐标系(dq
‑
frame)的d轴上的链接磁通量(下面更详细地说明)。因此，具有dq电流的PMSM的运行导致作为沿着两个垂直轴(即，d轴和q轴)的电流的函数的链接磁通量，这是本领域技术人员已知的。
[0017]根据至少一个示例实施例，被调整的控制参数包括电流控制。
[0018]应当理解，所述控制参数的调整可以通过至少调整所述电流控制来进行。所述电流控制可意味着更新PMSM的一个或多个控制参数。此外，所述电流控制可以随着时间来调整，且因此可以包括所述控制参数的多次调整。根据至少一个示例实施例，所述控制参数的调整可以称为至少一个控制参数的调整。根据至少一个示例实施例，被调整的控制参数是电流控制。
[0019]因此，可以基于PMSM的所述磁通特性来调整通过电流控制而馈送到PMSM的电流。换言之，所述控制参数至少包括对馈送到PMSM的电流的控制，并且所述控制参数的调整包括调整被馈送到PMSM的电流。
[0020]根据至少一个示例实施例，所述被调整的控制参数适于提高PMSM的效率。
[0021]由此，可以基于所述被调整的控制参数并因此基于PMSM的所述磁通特性来改进PMSM的运行。根据一个示例实施例，PMSM的运行(关于PMSM中的电流是如何被控制的)可以在提高PMSM的效率方面得到改进。即，所确定的PMSM的磁通特性可以表明应当调整对PMSM的电流控制，以便更有效地操作PMSM。
[0022]根据至少一个示例实施例，为了所述PMSM的静止特性化，PMSM被锁定以防止PMSM的旋转轴的旋转。
[0023]由此，可以改进对作为电流的函数的链接磁通量Ψd、Ψq的估算。在PMSM经由齿轮箱连接到车辆的驱动轴的情况下，优选由齿轮箱执行该锁定动作。
[0024]根据至少一个示例实施例，基于不同操作点的差分电感(differential inductances)和电流来估算所述链接磁通量：
[0025]对于某个步骤n，作为电流(dq
‑
电流)的函数的链接磁通量Ψd、Ψq可以通过下式来估算：
[0026][0027][0028]其中，L是由阻抗乘以相变的正弦值再除以电角速度给出的差分电感。因此，如果
已知或测量出PM磁通，则可以在静止时估算作为d电流的函数的PMSM的磁通量。PMSM的旋转轴被阻止旋转(例如，被齿轮箱锁定)。通过将DC电流与AC电流相结合，在考虑铁的饱和效应的情况下，可以获得不同操作点的动态电感。
[0029]更详细地，并且根据一个示例实施例，基于跨越360个电角度(从一个北极到下一个)的正交参考坐标系，不同饱和等级的差分电感的推导可以通过以下过程来确定，其中，所谓的d轴与永磁磁通对准，而所谓的q轴与该PM磁通相移90度。该参考坐标系被称为dq坐标系。
[0030]为适当的电流控制过程考虑特定的dq电流基准：使铁饱和的两个DC基准电流(一个基准在d轴上，一个在q轴上)；以及在d轴上或在q轴上以预定频率振荡的AC基准电流。电流控制器通过向逆变器生成适当的dq电压基准来实现这些电流。为了开始估算差分电感，去除来自电流控制器的dq电压基准的DC分量，以便进行后处理计算(例如，使用高通滤波器)。电流和电压的幅值以及它们之间的相位角(对于d和q二者)是通过例如离散傅立叶变换来获得的。这些幅值和相位角用于导出不同的差分电感。对于DC电流的每一种组合，该算法导出四个电感：
[0031]当电流的AC分量在d轴上时，导出L
d
(i
d
，i
q
)，该L
d
(i
d
，i
q
)是d电流的变化与d轴上的链接磁通量的变化之间的比例因子。该电感由d电压和电流的幅值之比除以角频率再乘以相位角的正弦值得出。
[0032]当电流的AC分量在q轴上时，导出L
q
(i
d
，i
q
)，该L
q
(i
d
，i
q
)是q电流的变化与q轴上的链接磁通量的变化之间的比例因子。该电感由q电压和电流的幅值之比除以角频率再乘以相位角的正弦值得出。
[0033]当电流的AC分量在q轴上时，导出L
dq
(i
d
，i
q
)，该L
dq
(i
d
，i
q
)是q电流的变化与d轴上的链接磁通量的变化之间的比例因子。该电感由d电压和q电流的幅值之比除以角频率得出。
[0034]当电流的AC分量在d轴上时，导出L
qd
(i
d
，i
q
)，该L
qd
(i
d
，i
q
)是d电流的变化与q轴上的链接磁通量的变化之间的比例因子。该电感由q电压和d电流的幅值之比除以角频率得出。
[0035]对于所有感兴趣的组合dq直流电流获得差分电感。然后可以使用这些差分电感来导出所考虑的dq电流组合的链接磁通量，例如下文中更详细描述的。
[0036]在零DC电流下，q中的链接磁通量为零，这是因为电流为零，并且d中的链接磁通量是PM磁通。随后，DC电流发生变化，并且使用如上所述地导出的适当电感来估算链接磁通量(在d和q二者中)根据电流变化而变化的程度(电感是电流的变化与链接磁通量的变化之间的比例因子)。针对新电流组合的链接磁通量被保存。随后，电流再次发生变化，并且新电流组合下的链接磁通量是来自先前电流组合的通量加上当前步骤引起的通量的变化。通量的变化是通过如上所述地导出的适当电感来估算的。针对此特定电流组合的链接磁通量被保存。随后，如先前步骤所描述的，对所有电流组合重复相同的过程，直到已经获得针对所有电流组合的链接磁通量。
[0037]根据至少一个示例实施例，该方法包括：
[0038]‑
将PMSM的磁通特性与一组PMSM的已知磁通特性的基准数据进行比较，其中，所述PMSM的控制参数的调整是基于所比较的磁通特性。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于调整作为永磁同步电动机的电力牵引机的控制参数的方法，所述方法包括：提供所述永磁同步电动机中的永磁体的磁链，即PM磁通；执行对所述永磁同步电动机的静止特性化，以估算作为电流的函数的链接磁通量(Ψd、Ψq)；将所述PM磁通添加到所估算的链接磁通量，以提供所述永磁同步电动机的磁通特性；基于所述磁通特性来调整所述永磁同步电动机的控制参数。2.根据权利要求1所述的方法，其中，被调整的控制参数包括电流控制。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述被调整的控制参数适于提高所述永磁同步电动机的效率。4.根据权利要求1或2所述的方法，其中，为了所述永磁同步电动机的静止特性化，所述永磁同步电动机被锁定以防止所述永磁同步电动机的旋转轴的旋转。5.根据权利要求1或2所述的方法，其中，基于不同操作点的差分电感和电流来估算所述链接磁通量(Ψd、Ψq)。6.根据权利要求1或2所述的方法，包括：将所述永磁同步电动机的所述磁通特性与一组永磁同步电动机的已知磁通特性的基准数据进行比较，其中，所述永磁同步电动机的控制参数的调整是基于所比较的磁通特性。7.根据权利要求1或2所述的方法，所述永磁同步电动机被联接到驱动轴，其中，提供所述永磁同步电动机中的PM磁通包括：使所述永磁同步电动机与所述驱动轴脱离联接；执行第一延迟测试，以测量所述永磁同步电动机中的永磁体的磁链，即PM磁通。8.根据权利要求7所述的方法，所述永磁同步电动机由电池经由逆变器供电，所述方法包括：执行第二延迟测试，其中，所述逆变器被断开，以测量所述永磁同步电动机的空载功率损耗。9.根据权利要求8所述的方法，包括：在所述永磁同步电动机的健康参数中将所述PM磁通与所述空载功率损耗相关联，并将所述健康参数与一组永磁同步电动机的已知健康参数的基准数据进行比较；基于所比较的健康参数对所述永磁同步电动机的性能进行分类。10.根据权利要求9所述的方法，其中，对所述永磁同步电动机的控制参数的调整是基于所述永磁同步电动机的性能的所述分类。11.根据权利要求7所述的方法，包括在所述第一延迟测试之前，确定所述永磁同步电动机中的永磁体的稳态温度。12.根据权利要求11所述的方法，包括：测量所述永磁同步电动机内部的温度和所述永磁同步电动机外部的温度；通过被比较...

【专利技术属性】
技术研发人员：塞巴斯蒂安，
申请(专利权)人：沃尔沃卡车集团，
类型：发明
国别省市：