[发明专利]电动汽车用永磁同步电机退磁在线检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电动汽车用永磁同步电机退磁在线检测方法，属于电机驱动控制技术领域。

背景技术

新能源汽车一般情况下是由多个动力源驱动整车，动力源包括电机和发动机等，电机既可和发动机同时驱动也可单独驱动完成各种整车工作模式。电动汽车用永磁同步电机的工作环境温度范围都在-40℃到150℃之间，由于长时间工作将导致转子温升超过允许的阈值，导致永久性退磁。另外，高速运转需要弱磁控制，弱磁电流产生的磁场抵消部分永磁体本身的磁场，使合成的永磁体磁链减小，达到弱磁扩速的目的，但是，弱磁电流过大或者失控情况下，也可能导致永磁体部分退磁或者永久退磁。为避免车用永磁同步电机转子永磁体退磁，如下专利提出了退磁检测方法：

申请号 201210482964.5公开了一种《永磁同步电机转子失磁检测方法》，该方法利用上位机给定转速，控制电机运行至稳定状态后，不断增加电流值，观察测功机测得的转矩是否相应增加，初步判断永磁同步电机转子是否失磁，在可能失磁的情况下，控制电机空载运行至稳定状态后，不断减小电流值，观察测功机测得的电机各相电压与电机空载反电动势标定数据之间的差是否过大，确定永磁同步电机是否转子失磁。该方法未考虑永磁体温度的对转矩输出影响，且依赖大量实验数据，实际应用中的精度不高。

申请号201310378729.8公开了《一种基于失电残压的永磁同步电机失磁故障诊断方法》，首先采集电机失电瞬间定子端任一相的电压瞬时信号；从电压瞬时信号中截取自失电时刻起的失电残压波形，初步判断发生退磁故障的可能性；对截取的失电残压进行频谱变换，确定基波分量幅值；确定基波分量幅值与电机转速的比值即为故障特征；设置故障预警阀值，所述故障特征与故障预警阀值的比值即为故障因子；依据故障因子判断是否存在退磁故障。该方法需要增加额外的霍尔型电压传感器增加了成本，同时对需对失电残压进行频谱分析，需要大量运算，不适于在线检测退磁。

综上所述，以上退磁检测方法未考虑永磁体温度的影响或计算量大而不适于在线检测。

发明内容

本发明的目的就在于针对上述现有技术的不足，提供一种电动汽车用永磁同步电机退磁在线检测方法，该方法考虑了温度（尤其是高温下）对永磁同步电机退磁的影响，同时通过主动短路电流测量可以在线监测永磁体健康状态,提高检测精度。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种电动汽车用永磁同步电机退磁在线检测方法，由整车控制单元、主动短路控制单元、逆变开关电路、永磁同步电机、位置传感器、三相电流传感器、位置及转速处理单元、CLARK和PARK变换单元、永磁体磁链在线计算模块、设定值和比较单元组成；其特征在于：

所述的整车控制单元用于根据整车工作模式向主动短路控制单元发出主动短路控制指令；

所述的主动短路控制单元根据整车控制单元发出的主动短路控制指令和位置及转速处理单元输出的转速信号判断是否实施主动短路控制，当整车控制单元输出的主动短路控制指令为且电机机械转速超过拐点转速_g，在两个条件均成立的情况下，输出主动短路PWM信号到逆变开关电路，如不满足条件则不输出主动短路PWM信号；

所述逆变开关电路包括六个开关元件，开关元件为绝缘栅双极晶体管(IGBT)，用于执行主动短路控制单元发出的主动短路PWM信号，控制相应的三个上桥臂或下桥臂开关元件执行闭合动作；

所述永磁同步电机为三相永磁同步电机，是被控对象，接受逆变开关电路的控制；

所述位置传感器为旋转变压器或者绝对位置光电编码器，其用于检测电机转子绝对位置；

所述三相电流传感器为基于霍尔效应的非接触式电流传感器或基于利用串入相线中电阻产生电压原理的接触式电流传感器，其用于检测永磁同步电机的三相电流，并将采集的电流信号输出到CLARK和PARK变换单元；

所述位置及转速处理单元根据位置传感器输出信号计算转子位置θ和电机机械转速ω；

所述CLARK和PARK变换单元接收电流传感器检测到的三相电流、 、和位置及转速处理单元输出的位置信号θ，根据公式（1）、公式（2）和公式（3）换算为旋转坐标系下直轴电流和交轴电流；

CLARK变换公式如下：

（1）

（2）

PARK变换公式如下：

（3）

其中，、 为静止坐标系下的直、交轴电流；、 、为静止坐标系下的三相交流电流；θ转子位置电角度；、为旋转坐标系下的直、交轴电流。