[发明专利]永磁同步电机抗退磁控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种降低电机磁钢退磁率的失效响应控制方法，尤其适用于新能源车用永磁同步电机。

背景技术

在新能源车用永磁同步电机（PMSM）的设计中，需要考虑在一些恶劣的行驶工况中，电机内永磁磁钢的退磁风险。磁钢的内禀矫顽力（Hcj）越高，相应的抗退磁能力越强，但同时由于磁钢中稀土镝元素含量的增大，其成本也相应越高。

电机在恶劣工况下（如模式切换时）可能出现的瞬时峰值电流（Ipeak），是影响磁钢退磁的关键因素之一。

当失效发生时，通常的响应方法有如下两种：

1）控制器控制开关管进入三相永磁同步电机的六个绝缘栅双极型晶体管IGBT全部打开模式，即三相永磁同步电机的六个开关管全部打开，由三相永磁同步电机的六个二极管进行续流。

这种方法的缺点在于：发生失效时若整车高速运行，电机转速也相应较高。由于电机的空载反电势随着转速提高线性增大，如果失效导致电池端高压继电器断开，则DC-link电容上电压过高且无法迅速放电，易造成电容击穿，这将损坏电机控制器或减少其寿命，进而可能对车内的人身安全带来隐患。一台车用同轴式永磁同步电机，若是发生由高压电池掉电引起的失效，在接近最高转速时，反电势峰值可能超过500V。而由于成本关系，车用电机控制器中DC-link电容的耐压极限通常不会超过450V。如果提高DC-link的耐压等级则相应会增加控制器的成本。因此，这种方法只适用于最高转速时反电动势较低的电机，而对于最高转速下反向电动势超过500V的电机，该方法风险较大，并不适用。

2）控制器控制开关管直接进入三相永磁同步电机的下三个绝缘栅双极型晶体管IGBT短路模式，即三相永磁同步电机的下三管短路，三相永磁同步电机的上三管断开模式。

这种方法的缺点在于：在模式切换时，电机绕组内将产生瞬时峰值电流冲击，电流幅值可能超过2倍的最大相电流，可能造成永磁磁钢的退磁，及电机性能下降。若永磁磁钢的内禀矫顽力较小，则磁钢将发生退磁，电机性能大幅度下降；若为了防止退磁，选用较大内禀矫顽力的磁钢，则磁钢的成本将显著增加，这在稀土价格大幅上涨的形势下，电机总成本大幅的增加，势必影响混合动力汽车及纯电动汽车的价格，严重阻碍了新能源汽车的普及。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种永磁同步电机抗退磁控制方法，它可以降低原有方法所产生的瞬时峰值大电流，防止或者减小电机永磁磁钢退磁风险。

为了解决以上技术问题，本发明提供了一种永磁同步电机抗退磁控制方法；包括以下步骤：步骤1、检测电机转速和电机相电流；步骤2、若电机转速小于匹配的最高转速的设定比例TBD％，系统出现失效，并且检测到电机相电流超过阈值，控制器控制三相永磁同步电机的六个开关管全部打开；步骤3、经过n毫秒后进入三相永磁同步电机的下三个绝缘栅双极型晶体管IGBT短路模式，保持三相永磁同步电机的上三个开关管打开，同时控制三相永磁同步电机的下三个开关管短路。

本发明的有益效果在于：在电机从正常转速运行切换至三相永磁同步电机的下三个绝缘栅双极型晶体管IGBT短路模式时，降低原有方法所产生的瞬时峰值大电流，防止或者减小电机永磁磁钢退磁风险。从而在电机设计时，可基于该降低后的瞬时峰值电流进行磁路设计，选择矫顽力较低的磁钢，降低稀土含量，达到降低成本的目的。

若电机转速>TBD％最高转速系统出现失效，控制器直接进入三相永磁同步电机的下三个绝缘栅双极型晶体管IGBT短路模式，保持三相永磁同步电机的上三个开关管打开，同时控制三相永磁同步电机的下三个开关管短路。

所述步骤2中TBD数值根据实际应用进行匹配；所述步骤3中的n毫秒根据实际应用进行匹配；所述步骤2中电机相电流阈值根据实际应用进行匹配。

所述步骤3中的n为介于0到10之间的整数。

所述开关管为绝缘栅双极型晶体管IGBT。

所述步骤1中发生失效时，故障信号同时进入微控制器和复杂可编程逻辑器件CPLD，复杂可编程逻辑器件CPLD识别该故障信号，并逻辑触发故障中断。

所述步骤2中微控制器识别该中断，将三相永磁同步电机的六个绝缘栅双极型晶体管IGBT全部打开。

在n毫秒计数后，所述步骤2中的微控制器释放三相永磁同步电机的六个绝缘栅双极型晶体管IGBT全部打开指令。