[发明专利]一种永磁电机系统的弱磁故障控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及新能源汽车用永磁电机，尤其涉及一种永磁电机系统的弱磁故障控制方法。

背景技术

由于永磁电机具备较高的功率密度和效率在新能源汽车驱动电机和混合动力汽车发电机中得到广泛应用。随着科技不断进步发展，要求永磁电机小型化、具备更高的力矩密度，由于提高永磁电机的力矩密度，会使电机工作电流上升，因此，逆变器的功率器件的功率等级需相应提高，增加了逆变器的成本；同时，电流上升，要求电缆需要更高的容量，以及更高端的连接器；另外，电机电流的增加，会增加电机铜线的用量以及电机的尺寸，导致整个系统发热量教高，降低使用寿命，带来火灾隐患，增加了永磁电机和逆变器系统设计难度。

为了提高永磁电机的力矩密度，降低电机工作电流，需要提高电机的力矩/电流比，在电机尺寸确定的情况下，需要加大磁钢用量和绕组匝数，使电机的反电势和电感量提高。对于逆变器而言，不希望电机的反电势过高，否则逆变器的电压耐受值就要提高。考虑到电机高速运行时，弱磁控制会出现故障，但这些故障不一定都是逆变器的不可逆故障，可能是运行环境复杂，逆变器的控制失效导致的，此时电机的反电势如果高于逆变器的电压耐受就会使逆变器的开关管或母线电容器高压击穿，由于缺乏有效的故障应对措施，导致故障向后端传递，不满足汽车电子功能规范(ISO26262)。电机的反电势过高,逆变器的电压耐受值就要提高,使得逆变器成本明显上升，如200V的MOSFET价格是150V同等电流容量的器件价格的2～3倍,1200V的IGBT价格是600V同等电流容量的器件价格的2～3倍。

现有技术中，在弱磁控制故障时，还没有有效的解决措施，逆变器会被电机的反电势击穿，增加了电机系统的维护成本。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种使电机反电势无法作用到逆变器上、避免逆变器电压击穿的弱磁故障控制方法。

本发明的永磁电机系统的弱磁故障控制方法，通过在所述电机三相动力电缆的其中两相连接接触器，由逆变器矢量控制所述电机的实际输出电压Us，通过修正弱磁电流使Us小于牵引所述逆变器的直流母线电压的极限值Us-limit，当Us大于Us-limit时，分断所述接触器。

进一步的，使Us小于Us-limit是通过调节等效于转子坐标系下的d轴电流和q轴电流，以控制d轴等效电压Ud和q轴等效电压Uq，Us2＝Ud2+Uq2，通过增大d轴电流、降低q轴电流使Us小于Us-limit。

进一步的，所述接触器的开断电流小于所述电机最大工作电流的1/3。

借由上述方案，本发明的永磁电机系统的弱磁故障控制方法通过在电机三相动力电缆的两相接入接触器，由逆变器对电机矢量控制并实时计算电机的实际输出电压，在当电机弱磁控制即将失效时，电机的高速反电势高过逆变器的电压耐受值，分断接触器，避免逆变器被击穿，控制了电机系统的成本，可见，本发明在逆变器的控制失效时依然能够保护电机系统的安全。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例详细说明如后。

具体实施方式

下面实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

本发明一较佳实施例所述的一种永磁电机系统的弱磁控制方法，通过在电机三相动力电缆的其中两相连接接触器，由逆变器矢量控制电机的实际输出电压Us，通过修正弱磁电流使Us小于牵引逆变器的直流母线电压的极限值Us-limit，当Us大于Us-limit时，分断接触器。

本发明中使Us小于Us-limit是通过调节等效于转子坐标系下的d轴电流和q轴电流，以控制d轴等效电压Ud和q轴等效电压Uq，Us²＝Ud²+Uq²，通过增大d轴电流、降低q轴电流使Us小于Us-limit。逆变器矢量控制时，实时计算定子绕组在等效转子坐标系下的直轴电压Ud和交轴电压Uq，电机的输出电压Us²＝Ud²+Uq²，牵引逆变器的直流母线电压决定了Us能达到的极限值Us-limit。当电机高速运行时，弱磁控制启动，实时修正弱磁电流，通过增大d轴电流、降低q轴电流使Us值小于Us-limit；当弱磁控制不当时，Us值会超过Us-limit，判为故障，此时电机的高速反电势高于逆变器的电压耐受值，快速分断接触器，避免逆变器被击穿。