最优转子位置的电机驱动堵转状态主动热控制方法及系统技术方案

本发明专利技术提供了一种最优转子位置的电机驱动堵转状态主动热控制方法及系统，所述方法包括：检测电机驱动系统中电机的工作状态，对所述电机堵转状态进行判定；若判定所述电机即将进入堵转状态，则在保留原有驱动控制行为的前提下，通过额外的转子位置相角控制，控制所述电机于最优转子位置相角进入堵转状态。本发明专利技术还提供与上述方法相应的控制系统。本发明专利技术的方法和系统提高了电机驱动变流器的可靠性，增强了电机堵转状态下的控制能力。了电机堵转状态下的控制能力。了电机堵转状态下的控制能力。

【技术实现步骤摘要】
最优转子位置的电机驱动堵转状态主动热控制方法及系统


[0001]本专利技术涉及电力电子
的控制技术，具体地，涉及一种最优转子位置的电机驱动堵转状态主动热控制方法及系统。

技术介绍

[0002]随着电力互联、万物互联等概念的提出，电能的转换及其应用所处的地位变得尤为重要。自从可控硅技术的诞生以来，其所催生的电力电子技术渗透到了电力发展历史的各个角落。在电动汽车等领域，驱动内电力电子器件的可靠性直接与整个系统的稳定运行相关联。以电动汽车为例，电动汽车长时间的大坡度爬坡工况常常引起电动汽车内电机发生堵转。在堵转工况下，因为电机需要在零转速的工况下提供极高的电磁转矩，三相电流此时会呈现直流状态。通常状态下，堵转时的三相电流为不可控，且三相间偏差较大，则驱动内电力电子器件的热应力很有可能会集中在某些器件内，从而导致驱动损坏，引起整个电机驱动系统运行的崩溃。
[0003]传统的电机驱动系统堵转保护方法，主要采用了针对堵转发生后的控制策略调整。例如在电机发生堵转后主动控制降低电磁转矩；在电机发生堵转后对电驱控制器内部电力电子功率器件进行温度检测，达到温度阈值时进行停机或刹车等等。此类方法主要聚焦于堵转工况发生以后，属于应急保护策略，器件的可靠性完全依赖于策略的自启动，从另一个层面降低了器件的可靠性。
[0004]经检索，中国专利CN201911387519.9，公开一种电动汽车电机堵转保护方法，采用了滞环控制调整电机电磁转矩的策略限制电机控制器功率器件的温升。该专利的核心思想为：当检测到电机处于堵转状态时先使电机输出最大扭矩，然后使电机扭矩逐渐下降，如果汽车没有出现溜坡，使电机扭矩一直下降至0；如果汽车出现溜坡，保持一段时间后，将电机扭矩增大到大于保持汽车静止所需的最小扭矩，并维持一段时间使汽车可靠静止，然后使电机扭矩逐渐下降，直到再次出现溜坡，并再次使电机扭矩增大到大于保持汽车静止所需的最小扭矩，重复上述过程，直到驾驶员进行制动刹车和拉起手刹等驻车机构。但是该专利破坏了堵转工况下电动汽车的稳定性，通过溜坡、堵转的循环来降低热应力，对驾驶员人身安全以及实际道路交通安全都存在严重隐患。
[0005]因此，本领域亟需研发一种最优转子位置的电机驱动堵转状态主动热控制方法，以克服上述的技术问题。

技术实现思路

[0006]本专利技术针对现有技术中存在的上述不足，提出了一种最优转子位置的电机驱动堵转状态主动热控制方法。
[0007]本专利技术的第一方面，提供一种最优转子位置的电机驱动堵转状态主动热控制方法，包括：
[0008]检测电机驱动系统中电机的工作状态，对所述电机堵转状态进行判定；
[0009]若判定所述电机即将进入堵转状态，则在保留原有驱动控制行为的前提下，采用额外的转子位置相角控制，控制所述电机于最优转子位置相角进入堵转状态。
[0010]可选地，所述检测电机驱动系统中电机的工作状态，包括：采集所述电机驱动系统中电机的工作状态信息，其中，所述工作状态信息包括电机转速、电气角频率以及电磁转矩。
[0011]可选地，对所述电机堵转状态进行判定，包括：
[0012]当前电机转速低于设定的转速阈值；
[0013]当前电气角频率低于设定的电气角频率阈值；
[0014]当前电机电磁转矩非零，且高于设定的电磁转矩阈值；
[0015]若同时满足以上条件，则判定当前电机即将进入堵转状态；其中，转速阈值、电气角频率阈值、电磁转矩阈值根据目标电机参数进行确定。
[0016]可选地，若判定所述电机即将进入堵转状态之后，还包括：
[0017]对电机堵转状态下的扇区进行划分；
[0018]基于上述划分识别堵转扇区；
[0019]根据识别的堵转扇区，确定最优转子位置相角。
[0020]可选地，所述对电机堵转状态下的扇区进行划分，其中：
[0021]堵转扇区以电驱变流器电角度180度为范围划分，限制最大电角度偏移量小于等于90度；
[0022]在所述堵转扇区内，存在电机电流各相矢量和的幅值最小点；
[0023]在所述堵转扇区内，存在特定k相电流应力最小工作点，其中，在三相系统中，特定相k相为A相、B相、C相任意一相。
[0024]可选地，所述根据识别的堵转扇区，确定最优转子位置相角，包括：最优转子位置相角与堵转扇区一一对应，且最优转子位置相角处于所在堵转扇区的转子位置相角范围中心。
[0025]可选地，所述转子位置相角控制，控制所述电机于最优转子位置相角进入堵转状态，包括：
[0026]采用电机转子位置控制器，根据当前电机转子位置相角与最优转子位置相角通过闭环调节，生成目标电机驱动系统的转速参考信号；
[0027]通过转速参考切换，替换原始电机驱动系统的转速参考信号，控制电机于最优转子位置相角进入堵转状态。
[0028]可选地，在电机堵转工况下，所述方法能对电驱变流器的三相电热应力进行主动分配，并降低电驱变流器的最大电热应力峰值，以及电热应力相间差异。
[0029]本专利技术的第二方面，提供一种最优转子位置的电机驱动堵转状态主动热控制系统，包括：
[0030]采集模块，该模块采集电机驱动系统中电机的工作状态；
[0031]堵转状态判断模块，根据所述采集模块的工作状态信息，对所述电机堵转状态进行判定；
[0032]转子位置相角控制模块，若所述堵转状态判断模块判定所述电机即将进入堵转状态，所述转子位置相角控制模块控制所述电机于最优转子位置相角进入堵转状态。
[0033]本专利技术的第三方面，提供一种最优转子位置的电机驱动堵转状态主动热控制终端，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述控制系统执行所述控制程序时可用于执行上述的最优转子位置的电机驱动堵转状态主动热控制方法。
[0034]由于采用了上述技术方案，本专利技术与现有技术相比，具有如下至少一项的有益效果：
[0035]本专利技术提供的一种最优转子位置的电机驱动堵转状态主动热控制方法和系统，当电机驱动系统运行于正常工况下，所述方法不扰动原始电驱控制行为；当检测电机即将进入堵转工况时，所述方法在不改变电机驱动原始控制器内部控制算法与控制参数的前提下，通过对电机驱动控制器的转速参考信号进行切换，实现堵转工况下的最优转子位置。该方法可最大限度地保留、还原原始电驱控制器的各类特性。
[0036]本专利技术提供的一种最优转子位置的电机驱动堵转状态主动热控制方法和系统，控制电机于最优转子位置相角进入堵转状态，通过电驱变流器相间电热应力的重新分配，预防了电机堵转工况下因三相电流分配不均所导致的电力电子半导体器件单相热应力的过度集中，大幅提高了电机电驱变流器电力电子功率半导体器件的可靠性。
[0037]本专利技术提供的一种最优转子位置的电机驱动堵转状态主动热控制方法和系统，同时考虑到电驱变流器相间的热耦合矩阵的不对称特性，通过灵活地选择特定相k相的计算常量，可使k相内电流应力降本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种最优转子位置的电机驱动堵转状态主动热控制方法，其特征在于，包括：检测电机驱动系统中电机的工作状态，对所述电机堵转状态进行判定；若判定所述电机即将进入堵转状态，则在保留原有驱动控制行为的前提下，采用额外的转子位置相角控制，控制所述电机于最优转子位置相角进入堵转状态。2.根据权利要求1所述的最优转子位置的电机驱动堵转状态主动热控制方法，其特征在于，所述检测电机驱动系统中电机的工作状态，包括：采集所述电机驱动系统中电机的工作状态信息，其中，所述工作状态信息包括电机转速、电气角频率以及电磁转矩。3.根据权利要求2所述的最优转子位置的电机驱动堵转状态主动热控制方法，其特征在于，对所述电机堵转状态进行判定，包括：当前电机转速低于设定的转速阈值；当前电气角频率低于设定的电气角频率阈值；当前电机电磁转矩非零，且高于设定的电磁转矩阈值；若同时满足以上条件，则判定当前电机即将进入堵转状态；其中，转速阈值、电气角频率阈值、电磁转矩阈值根据目标电机参数进行确定。4.根据权利要求1所述的最优转子位置的电机驱动堵转状态主动热控制方法，其特征在于，在判定所述电机即将进入堵转状态之后，还包括：对电机堵转状态下的扇区进行划分；基于所述扇区的划分识别堵转扇区；根据识别的堵转扇区，确定最优转子位置相角。5.根据权利要求4所述的最优转子位置的电机驱动堵转状态主动热控制方法，其特征在于，所述对电机堵转状态下的扇区进行划分，其中：堵转扇区以电驱变流器电角度180度为范围划分，限制最大电角度偏移量小于等于90度；在所述堵转扇区内，存在电机电流各相矢量和的幅值最小点；在所述堵转扇区内，存在特定k相电流应力最小工作点，其中，在三相系统中，特定相k相为A相、B相、C相任意一相。6.根据权利要求4所述的最优转子位置的电机驱动堵转状态主动热控制方法，其特征在于，所述识别堵转扇区，计算公式为：式中，k
s
为所识别的堵转扇区；rounddown()为向下取整函数；θ
m
为当前电机转子位置相角；N
p<...

【专利技术属性】
技术研发人员：马柯，戚饫豪，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：