自适应调节永磁同步电机转矩控制的方法技术

本发明专利技术公开了一种自适应调节永磁同步电机转矩控制的方法，包括以下步骤：1)基于工况估算当前电机实际转矩；2)计算实际转矩与目标转矩差值；3)当永磁同步电机转矩维持较大控制误差的持续时间不小于自适应调节时间阈值时，按照下列步骤对永磁同步电机控制目标转矩进行自适应调节：3

【技术实现步骤摘要】
自适应调节永磁同步电机转矩控制的方法


[0001]本专利技术涉及永磁同步电机领域，具体涉及一种自适应调节永磁同步电机转矩控制的方法。

技术介绍

[0002]永磁同步电动机以永磁体提供励磁，使电动机结构较为简单，降低了加工和装配费用，且省去了容易出问题的集电环和电刷，提高了电动机运行的可靠性；又因无需励磁电流，没有励磁损耗，提高了电动机的效率和功率密度。
[0003]目前，用于永磁同步电机在纯电动汽车和混合动力汽车中被广泛运用，其主要控制功能有转矩控制和转速控制，而转速控制是以转矩控制为基础进行转速闭环PID调节实现。转矩控制是基于当前母线电压、电机实际转速、控制目标转矩查两张电流三维表，分别查表得出直轴目标电流交轴目标电流两张三位表的数据通过台架试验获取。永磁同步电机在纯电动汽车和混合动力汽车中作为主要的驱动单元或发电单元，需要实现高精度、高动态性能的转矩或转速控制。由此可见，永磁同步电机转矩控制精度直接影响整车的动力性和经济性，甚至影响整车的行车安全，如果转矩控制出现错误，极易引起整车非预期加速、非预期减速。
[0004]目前国内外的永磁同步转矩控制控制系统，均采用开环控制：根据当前母线电压、电机实际转速、控制目标转矩查两张电流三维表，分别查表得出直轴目标电流交轴目标电流两张电流三维表，或者采用电机转矩特性的仿真值，或者通过台架实验获取单一/有限的提样本量实测值，难以保证永磁同步电机转矩控制的准确性，仍然会有转矩控制误差大的问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是针对现有技术对应的不足，提供一种自适应调节永磁同步电机转矩控制的方法，在没有额外增加硬件的情况下对永磁同步电机实际转矩进行准确估算，并根据估算的结果对永磁同步电机控制转矩进行自适应调节。
[0006]本专利技术的目的是采用下述方案实现的：
[0007]一种自适应调节永磁同步电机转矩控制的方法，包括以下步骤：
[0008]1)基于电动、发电工况，根据实际直轴电流i
d
和交轴电流i
q
，估算永磁同步电机当前实际转矩T
actual
；
[0009]2)根据当前电机控制目标转矩T
command
和电机估算的实际转矩T
actual
，计算转矩差值ΔT；
[0010]3)当永磁同步电机控制目标转矩T
command
和估算的实际转矩T
actual
的转矩差值ΔT在设定的控制误差区间保持且持续时间不小于自适应调节时间阈值时，按照下列步骤对控制目标转矩进行自适应调节：
[0011]3‑
1)根据永磁同步电机当前目标扭矩的直轴目标电流i
d
‑
command
、当前估算的实际扭矩的直轴目标电流i
d
‑
actual
和直轴自调节系数k
d
‑
p
，计算初始直轴自调节参数i
d
‑
init
；根据永磁同步电机当前目标扭矩的交轴目标电流i
q
‑
command
、当前估算的实际扭矩的交轴目标电流i
q
‑
actual
和交轴自调节系数k
q
‑
p
，计算初始交轴自调节参数i
q
‑
init
；
[0012]3‑
2)根据初始直轴自调节参数i
d
‑
init
和直轴滤波系数f
d
‑
c
，对初始直轴自调节参数进行滤波，计算直轴滤波自调节参数i
d
‑
grad
；根据初始交自调节参数i
q
‑
init
和交轴滤波系数f
q
‑
c
，对初始交轴自调节参数进行滤波，计算交轴滤波自调节参数i
q
‑
grad
；
[0013]3‑
3)根据直轴滤波自调节参数i
d
‑
grad
、直轴最小自调节参数限制i
d
‑
modifymin
和直轴最大自调节参数限制i
d
‑
modifymax
，对直轴滤波自调节参数进行限制，计算直轴限制自调节参数i
d
‑
limt
；根据交轴滤波自调节参数i
q
‑
grad
、交轴最小自调节参数限制i
q
‑
modifymin
和交轴最大自调节参数限制i
q
‑
modifymax
，对交轴滤波自调节参数进行限制，计算交轴限制自调节参数i
q
‑
limt
；
[0014]3‑
4)根据直轴限制自调节参数i
d
‑
limt
、交轴限制自调节参数i
q
‑
limt
、当前目标扭矩的直轴目标电流i
d
‑
command
、当前目标扭矩的交轴目标电流i
q
‑
command
和最大限制电流i
s
‑
max
计算直轴自调节参数i
d
‑
modify
、交轴自调节参数i
q
‑
modify
；
[0015]3‑
5)根据直轴自调节参数i
d
‑
modify
、交轴自调节参数i
q
‑
modify
、当前目标扭矩的直轴目标电流i
d
‑
command
、当前目标扭矩的交轴目标电流i
q
‑
command
，计算当前转矩的直轴电流表和交轴电流表并进行更新。
[0016]本专利技术的优点在于以下几点：
[0017]1.本专利技术台架试验获取实际转矩第一双参数表和第二双参数表并区分电动和发电工况，通过永磁同步电机当前实际直轴电流I
d
和实际交轴电流I
q
查表预估当前实际转矩，相比传统增加传感器的做法，在保证实际转矩估算精度的前提下，大大降低了系统成本。
[0018]2.本专利技术通过对电机转矩差阈值区间、电机温度阈值区间、电机与最小转矩差阈值区间、电机与最大转矩差阈值区间、目标转矩变化斜率阈值区间的判断，对较大控制误差进行识别，在满足一定条件下才进行转矩控制自适应调节，提高了转矩自调节的稳定性。
[0019]3.本专利技术通过对自调节转矩上限、下限限制和永磁同步电机当前最大、最小转矩限制的判断，在本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种自适应调节永磁同步电机转矩控制的方法，其特征在于，包括以下步骤：1)基于电动、发电工况，根据实际直轴电流i
d
和交轴电流i
q
，估算永磁同步电机当前实际转矩T
actual
；2)根据当前电机控制目标转矩T
command
和电机估算的实际转矩T
actual
，计算转矩差值ΔT；3)当永磁同步电机控制目标转矩T
command
和估算的实际转矩T
actual
的转矩差值ΔT在设定的控制误差区间保持且持续时间不小于自适应调节时间阈值时，按照下列步骤对控制目标转矩进行自适应调节：3
‑
1)根据永磁同步电机当前目标扭矩的直轴目标电流i
d
‑
command
、当前估算的实际扭矩的直轴目标电流i
d
‑
actual
和直轴自调节系数k
d
‑
p
，计算初始直轴自调节参数i
d
‑
init
；根据永磁同步电机当前目标扭矩的交轴目标电流i
q
‑
command
、当前估算的实际扭矩的交轴目标电流i
q
‑
actual
和交轴自调节系数k
q
‑
p
，计算初始交轴自调节参数i
q
‑
init
；3
‑
2)根据初始直轴自调节参数i
d
‑
init
和直轴滤波系数f
d
‑
c
，对初始直轴自调节参数进行滤波，计算直轴滤波自调节参数i
d
‑
grad
；根据初始交自调节参数i
q
‑
init
和交轴滤波系数f
q
‑
c
，对初始交轴自调节参数进行滤波，计算交轴滤波自调节参数i
q
‑
grad
；3
‑
3)根据直轴滤波自调节参数i
d
‑
grad
、直轴最小自调节参数限制i
d
‑
modifymin
和直轴最大自调节参数限制i
d
‑
modifymax
，对直轴滤波自调节参数进行限制，计算直轴限制自调节参数i
d
‑
limt
；根据交轴滤波自调节参数i
q
‑
grad
、交轴最小自调节参数限制i
q
‑
modifymin
和交轴最大自调节参数限制i
q
‑
modifymax
，对交轴滤波自调节参数进行限制，计算交轴限制自调节参数i
q
‑
limt
；3
‑
4)根据直轴限制自调节参数i
d
‑
limt
、交轴限制自调节参数i
q
‑
limt
、当前目标扭矩的直轴目标电流i
d
‑
command
、当前目标扭矩的交轴目标电流i
q
‑
command
和最大限制电流i
s
‑
max
计算直轴自调节参数i
d
‑
modify
、交轴自调节参数i
q
‑
modify
；3
‑
5)根据直轴自调节参数i
d
‑
modify
、交轴自调节参数i
q
‑
modify
、当前目标扭矩的直轴目标电流i
d
‑
command
、当前目标扭矩的交轴目标电流i
q
‑
command
，计算当前转矩的直轴电流表和交轴电流表并进行更新。2.根据权利要求1所述自适应调节永磁同步电机转矩控制的方法，其特征在于，步骤1)中，按照下列步骤估算永磁同步电机当前实际转矩T
actual
：11)将直轴实际电流i
d
分为N段，交轴实际电流i
q
分为M段，N、M均不大于分段数量阈值；12)设定第一双参数表和第二双参数表，分别用于估算永磁同步电机电动和发电工况当前实际转矩T
actual
；第一双参数表和第二双参数表的两个轴分别是直轴实际电流i
d
、交轴实际电流i
q
，第一双参数表和第二双参数表的输出值是永磁同步电机当前实际转矩T
actual
值，第一双参数表和第二双参数表的值是通过台架实验得到，试验方法是永磁同步电机母线电压在额定电压和电机转速在参考转速时，分别测试当前直轴实际电流i
d
‑
n
和当前的交轴实际电流i
q
‑
m
(其中1≤n≤N，1≤m≤M)对应的实际转矩T
nm
；然后将实际转矩的值填写至对应的直轴实际电流i
d
、交轴实际电流i
q
所在的实际转矩第一双参数表和第二双参数表中；13)预估当前永磁同步电机当前实际转矩T
actual
；如果当前为电动工况时，预估电机的当前实际转矩T
actual
＝通过第一双参数表查表得倒的值；同理当前为发电工况时，预估的电机当前实际转矩T
actual
＝通过第二双参数表查表得倒的值。
3.根据权利要求1所述自适应调节永磁同步电机转矩控制的方法，其特征在于，步骤3)中，按照下列步骤判断永磁同步电机转矩维持在设定的控制误差区间：31)设置电机转矩差阈值区间、电机温度阈值区间、电机与最小转矩差阈值区间、电机与最大转矩差阈值区间、目标转矩变化斜率阈值区间；32)当下列条件同时成立时，永磁同步电机转矩处于较大控制误差；若下列任一条件不成立，则不再对电机控制转矩进行自适应调节：
①
，当前电机控制目标转矩T
command
和估算的实际转矩T
actual
的转矩差值ΔT在电机转矩差阈值区间内；
②
，当前永磁同步电机当前无故障发生；
③
，当前电机温度在电机温度阈值区间内；
④
，当前电机控制目标转矩T
command
与最小转矩限制T
min
差值绝对值在电机与最小转矩差阈值区间内；
⑤
，当前电机控制目标转矩T
command
与最大转矩限制T
max
差值绝对值在与电机最大转矩差阈值区间内；
⑥
，当前电机控制目标转矩T
command
变化斜率在目标转矩变化斜率阈值值区间内。4.根据权利要求1所述自适应调节永磁同步电机转矩控制的方法，其特征在于，所述初始直轴自调节参数i
d
‑
init
、初始交轴自调节参数i
q<...

【专利技术属性】
技术研发人员：舒玉春，李益华，王丁，方世杰，赵秋林，林远宗，
申请(专利权)人：重庆青山工业有限责任公司，
类型：发明
国别省市：