【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电机控制，具体涉及一种永磁同步电机全速域查找表的自动标定方法。
技术介绍
1、永磁同步电机由于其高功率密度和高效率在电力领域广泛应用，成为电动汽车驱动系统的核心组件。为了在各种工况下实现优良的驱动性能，电机的驱动控制策略非常重要。尽管在工业领域，电动机在额定转速和转矩下已经能够满足需求，但电动汽车对驱动电机的要求更加苛刻。根据实际路况的需要，如爬坡、频繁启停等，电机在低速运行时需要提供更大的转矩，而在高速运行时需要输出更高的功率。此外，某些特定工况还需要电机具备更高的性能水平。因此，实现对永磁同步电机的高效控制显得尤为重要。
2、在永磁同步电机(pmsm)中，低速运行范围内的性能表现良好。对于低于基准转速的运行，mtpa方法是常用的策略，旨在最小化铜损耗，同时满足给定负载扭矩要求。然而，当电机的转速达到额定转速时，由于直流电压的限制，电机的转速难以继续提高。对于电动汽车而言，实现高速运行至关重要，因此电机的弱磁控制策略一直是高性能控制领域的研究重点。永磁同步电机的弱磁控制类似于励磁直流电机的调速控制。当励磁直流电机的端电压达到极限值时，通过降低励磁电流来实现更高的转速运行。而永磁同步电机的励磁磁场是由永磁体产生的，磁场保持恒定。由于难以直接调节永磁体内部的磁链，如果需要继续提高转速，就需要增大直轴电流反向分量，以抵消部分永磁体磁场，从而加速电机运行。然而，如果电机的电流工作点已经接近于电流极限圆，要进一步提高速度，则无法继续以恒转矩运行，必须增加直轴去磁电流分量，同时确保相电流不超过电流极限值，这将导致
3、为了保证给定电流的精确度，永磁同步电机实验法电流查找表的建立需要耗费大量时间，并且标定过程需要额外的人工成本，此外，由于人工操作的固有缺陷，会导致弱磁区的电流给定并非最优值。
4、专利文献1(cn109617486a)介绍了一种自动标定永磁同步电机的方法，应用于纯电动汽车的标定测试。该方法包括以下步骤：第1步：使用测功机以设定的转速驱动待标定的永磁同步电机运行；第2步：记录在设定的电流矢量幅值下的最大转矩电流点，即最佳工作点；第3步：按照预设的电流梯度逐级增加电流矢量幅值；第4步：该专利技术通过合理规划电流矢量角的变化过程，即图1左侧的电流矢量角β从90°逐渐减小至0°，避免了传统方法标定过程中电流矢量角β从0°逐渐增大到90°时可能出现的电机失控，在基速以上时初始电流矢量角直接设置为0°，而此时初始标定电流矢量幅值较大从而超出电压极限椭圆范围时，将导致电压不足以调节电流大小从而引发电机失控。
5、专利文献2(cn115225002a)涉及永磁同步电机标定
，通过解耦电机转矩指令，得到目标电流指令；基于电机的转子位置和三相电流等反馈量，达到目标电流指令，达到目标转矩值；恒转矩区标定是在较低电机转速条件下，通过给定不同的电流幅值和不同的电流角度进行转矩估算，覆盖全工作电流区间内的转矩估算表格，实现自动化标定。通过恒转矩区的标定后，电压幅值达到最大，当再增加电机转速，按照恒转矩区的标定方式，引入恒功率区的标定。通过台架上位机分别通过can通讯对电池模拟器、测控机和电机控制器进行控制，实现了恒功率区的自动化标定。按照电压幅值固定，通过调节电压角度得到相应条件下的最大转矩。
6、现有自动标定技术都提出了基于台架上位机通过can通讯自动输出给定指令控制电机的自动标定方法，解决了传统离线标定的人工耗时过长的固有问题，但是现有标定技术仍然存在一定问题。例如专利1没有考虑更高转速下电流指令依然从零开始递增给定可能出现的电机失控和效率降低；而专利2则利用电压指令进行标定，但电压查找表转电流查找表的计算繁琐复杂，同时开环控制仍存在电压失稳风险。
7、为了提高计算速度、减少计算负荷，并避免给控制器mcu带来过大压力，提出了查找表法。这种方法利用大量的电流标定实验来生成电机在mtpa和弱磁区域的转矩-电流查找表。在电机运行过程中，通过使用二维查找表(lut)，根据给定的转矩和转速大小，实时查询电流指令与给定转矩和转速之间的关系，从而得到最优的电流矢量。这种方法适用于几乎所有转速范围，并通过对电机进行电流控制来实现优化。这样的控制方法有效地避免了实时计算的负担，提高了计算速度。
8、mtpa电流曲线的获取采用了穷举的电流标定方法。该方法通过控制电机定子电流幅值恒定，并从0a开始逐渐减小d轴电流的实际值，记录不同电流矢量下电机输出的实际转矩，直到输出转矩开始下降。该方法记录每个电流幅值下电机输出转矩最大时的电流角度，从而得到电机的mtpa电流与给定转矩之间的关系。
9、查找表法在弱磁控制中展现出高可靠性和出色的动态性能。因此，改进和优化查找表法的离线标定对于电动汽车的稳定运行及制造高质量的电动汽车具有重大意义。通过台架标定得到电流给定值查找表格的过程也被称为电机电流标定。电机的电流标定通常涉及两个主要方面：mtpa标定和弱磁区标定。mtpa标定是在低速条件下进行的，通过设定不同的电流幅值和角度组合以估算电机整个工作电流范围内的转矩数据表。由于在mtpa区域进行标定时，电机的转速和电压输入是固定的，因此实现自动化标定相对较容易。弱磁区标定是在逆变器输入电压饱和后进行的，通过调节电流角度来获得相应条件下的最大转矩。这里的相应条件主要指在固定直流母线电压下，对应于不同电机给定转速。
10、为了获取弱磁区域的电流给定表格，首先要保持电机在标定的mtpa电流状态下运行。然后，通过输入相应的指令控制测控功机缓慢增加被测电机的转速，并观察线电压的幅值。记录线电压首次达到最大值时的转速，这个转速被定义为mtpa区域与弱磁区域的转折转速。接下来，通过测控机将电机的转速调整至略高于转折转速，并保持电流幅值恒定。然后改变电流角度，记录母线电压达到最大值且电流能够跟随的电流矢量角度值。最后，在相同转速下筛选出对应最大转矩的电流幅值，并舍弃那些在该转速下具有更大电流幅值的数据。与mtpa区域电流标定方法相比，弱磁区电流标定的复杂性和操作难度显著增加，并需要人为判断给定电压是否接近系统的极限电压。
11、由上述可知，传统人工标定技术相关的缺点包括：1)mtpa和弱磁区的电流标定工作主要依赖人工进行，需要耗费大量时间，工作量大且效率不高；2)由于人工操作的固有缺陷，容易出现电流控制失稳，或弱磁区的电流标定值并非最优值。现有自动标定技术相关的缺点：1)专利1的标定方法在每个设定转速下都要重复执行标定流程中的步骤3和步骤4，电流矢量幅值和角度的不断步进迭代过程需要大量程序计算时间，电流指令值占用更多存储空间；同时，该方案没有考虑更高转速下的电流失控，此时，电压极限椭圆不再包含电流矢量原点，即电流矢量幅值如果依然从零开始逐级增加，工作点将会超出电压约束，引起电机失控；2)专利2标定方法基于电压控制框架，电机正常运行时采用的电流矢量控制，因此需要将每个工况点下的由电压表示的最优转矩点解耦转变为电流工作点，这会导致额外的工作量，并消耗一定内存；同时，恒功率区标定过程中开本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种永磁同步电机全速域查找表的自动标定方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在被测电机运行于额定转速以下时，遍历电流极限圆区域的电流矢量轨迹得到MTPA电流查找表包括：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述电流矢量的幅值的范围和角度范围均由台架上位机通过CAN总线发送至电机控制器进而控制被测电机运转；
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在被测电机运行于高转速深度弱磁工况时，得到零q轴电流下转速-d轴极限电流表包括：
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述电压极限椭圆的电压约束关系的表达式为：
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，基于所述MTPA电流查找表、转速-d轴极限电流表，以及最大q轴电流边界线，得到弱磁区电流查找表包括：
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，还包括：
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，当电流矢量每次从曲线交点沿MTPA电流查找表的曲线和被测电机最高转速所对应的最大q轴电流边界线遍历的过程中，超出电
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述电压极限椭圆为电压极限椭圆的电压约束关系的表达式中，以点(-ψf/Ld,0)为圆心的椭圆；
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述交轴参考电压由电流矢量经PI调节器得到；
...【技术特征摘要】
1.一种永磁同步电机全速域查找表的自动标定方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在被测电机运行于额定转速以下时，遍历电流极限圆区域的电流矢量轨迹得到mtpa电流查找表包括：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述电流矢量的幅值的范围和角度范围均由台架上位机通过can总线发送至电机控制器进而控制被测电机运转；
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在被测电机运行于高转速深度弱磁工况时，得到零q轴电流下转速-d轴极限电流表包括：
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述电压极限椭圆的电压约束关系的表达式为：
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，基于...
【专利技术属性】
技术研发人员：马永志，宋战锋，刘朝辉，韩瑞泽，孟昭鹤，原诚寅，
申请(专利权)人：北京国家新能源汽车技术创新中心有限公司，
类型：发明
国别省市：
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