[发明专利]一种电动车永磁同步电机转矩控制方法

说明书

本发明公开了一种标定查表结合电压控制闭环补偿弱磁电流的电动车永磁同步电机转矩控制方法，同时通过电压环输出的D轴电流补偿值对Q轴电流给定进行缩小，以保证在电压环起作用的情况下，输出转矩保持不变；本专利方法可以提高转矩控制的精度，保证电动车永磁同步电机的控制稳定性，并且在标定查表中已经包含了弱磁控制、最大转矩电流比控制和最大转矩电压比控制的信息，因此是一种高效率的控制方法。

技术领域

本发明属于永磁同步电机控制领域，尤其涉及永磁同步电机在新能源电动车电动船等方面的一种控制方法。

背景技术

近些年来，随着新能源的发展及永磁材料不断完善，永磁同步电机逐渐成为新能源电动车、电动船上的主要推进电机，得到越来越广泛的应用。目前电动车上用的都是带有旋转编码器检测位置信号，然后采用磁场定向控制，控制永磁同步电机的输出转矩和转速。

在电动车上通常会用到电机转矩控制模式和转速控制模式，转矩控制模式下，一般需要对目标给定转矩进行快速跟踪，已达到车辆的快速响应性，比如加速性能，比如起步时间，司机通过控制油门信号，整车控制器通过油门信号换算成转矩指令发送给电机控制器，电机控制器及时响应跟踪目标给定转矩，以达到控制车辆运行的力和速度。

整车要求需要用快速的响应性和准确的转矩控制精度以及能达到最高的系统效率以增加续航里程，目前为了达到这个要求，电机控制器厂家所采用的方法大多都是标定查表法，这种查表法需要事先标定，将电机在不同转速，不同转矩下，最大效率点记录下来，然后制作成表格，将表格写在程序代码中，当需要控制电机转矩时，将表中的数据通过当前的转速以及整车控制器发送的目标转矩查询当前的电流给定值。

这种方式不仅可以让效率最优，还能解决系统的稳定性及弱磁的问题，但是有一个缺陷，表格是把直流母线电压当成是一个固定不变的电压转速当成一个固定转速在查表，而在实际过程中，直流母线电压是电池电压，电池电压在车子运行过程中是变化的，转速也是变化的，在快速响应转矩的时候，有可能会导致转速快速上升及电池电压跌落，这很容易出现在动态调节过程中电压饱和而查表法又不能及时跟上，因为查表法对信号都做了滤波处理，并且直流母线电压检测肯定存在误差，那么就会导致电机在电压饱和之后失控，考虑到这个问题，在查表法的基础上，加入了电压环弱磁控制，电压环的输出叠加到查表得到的D轴电流给定上，这样当电压饱和之后或者动态调节过程，也能保证系统稳定，问题是，这种电压环输出叠加到D轴给定电流上之后，对于凸极电机，如果D轴电流增加，Q轴电流还是原来的值，那么输出转矩就会增大，这就违背了跟随目标给定转矩的精度要求，电机输出转矩将大于目标给定转矩，而且还容易造成输出电流超过最大电流限制。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述技术问题，提出一种控制策略，在电压环起作用的时候，增大D轴电流的同时，减小Q轴电流的比例，以达到电机实际输出转矩与目标给定转矩一致的效果。

为了实现上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种电动车永磁同步电机转矩控制方法，包括如下步骤

步骤一，对永磁同步电机的转速点进行标定：在同一电流幅值下调整D轴电流和Q轴电流夹角，使得输出的电机转矩达到最大，此时为电机最大转矩电流比的点，记录此时的转速、转矩和给定电流，然后按一定比例调整电流给定幅值，标定下一个电机最大转矩电流比的点，依此类推直到达到最大的转速；

步骤二，将标定的数据进行整理，线性化处理得到不同转速不同转矩下的D轴电流和Q轴电流对应的二维表格；

步骤三，对输出电压进行闭环控制：通过电压环补偿一个弱磁电流叠加在查表得到的D轴电流上；

步骤四，对Q轴电流给定进行补偿：随着电压环输出的弱磁电流补偿值Δi_d的绝对值增大而减小Q轴电流绝对值，根据永磁同步电机电磁转矩的表达式