[发明专利]一种适用于车载电机控制器的脉冲宽度调制方法

说明书

本发明提供了一种适用于车载电机控制器的脉冲宽度调制方法，包括：将电机控制器的指令、电机控制器和电机的状态量作为因素，将功率开关器件的温度和电机控制器的效率中的至少一个作为优化目标，根据因素和优化目标之间的关系，设定对应因素的权重正/负号及权重值；根据各因素及对应权重值，判断是否调整开关频率；将开关频率的调整程度按档位设定，根据电机控制器的采样和运算时机，设定每个档位对应的开关频率，最后根据各因素及对应权重值，将开关频率调整至对应档位的开关频率。该方法以实现控制延时的最小化为目的，确定开关频率的降低程度，并且提高了输出占空比的更新率，改善输出电压/电流的正弦度、降低谐波含量。

技术领域

本公开涉及电动汽车控制系统技术领域，尤其涉及一种适用于车载电机控制器的脉冲宽度调制方法。

背景技术

电机控制器是电动汽车中的重要零部件之一。电机控制器的核心零部件之一是功率开关器件，通过控制功率开关器件进行高速开关动作，即可产生所需的输出电压/电流波形。功率开关器件在进行开关动作时，会产生一定的能量损耗，这些能量损耗以热能的形式耗散在开关器件上。因此，开关频率越高，开关损耗就会越大，开关器件的温度也随之升高。为了提升电机控制器的能量转换效率，并且保证开关器件的温度在可靠运行的范围内，需要对电机控制器的开关频率(即脉冲宽度调制环节中的载波频率)进行动态调整。

目前现有的技术是(CN 108933554A)，设定一个电机转速阈值，当电机转速低于该阈值时，降低开关频率；高于该阈值时，将开关频率恢复至额定值。类似的，也可以设定多个电机转速阈值，实现对开关频率的多级控制。

现有的调整开关频率的技术存在两个主要问题。一、开关频率由电机转速唯一决定。电机控制器的效率和功率开关器件的温度受多种因素影响，因此，单一依靠电机转速并不能保证电机控制器的效率，也无法保证功率开关器件的温度在可靠的范围内。二、开关频率的降低程度不明确。一般的，电机控制器在一个开关周期的起始时刻对三相电流和电机转速采样一次，之后在此开关周期内计算出需要的占空比值，最后在下一个开关周期的起始时刻更新占空比。按照这样的控制流程，当开关频率降低时，从电流和转速采样到更新占空比所需要的时间增加，即控制延时增长，极大地影响控制器的动态性能。因此，降低开关频率虽然减小了开关损耗，但同时也影响了控制环路的动态性能。

另外，经典的脉冲宽度调制方法的工作方式是，电机控制器在一个开关周期内进行一次运算，求取一组旋转坐标系下的输出电压指令值。之后，再根据电机转子的角度，求取一组静止坐标系下的输出电压指令值。最后，将静止坐标系下的输出电压指令值转化成为三相占空比值，输入脉冲宽度调制环节。这种控制方式的问题在于，每个开关周期只更新一次占空比，当电机转速较高时，输出电压/电流正弦度不高，谐波含量较大。因此，当载波频率为额定值时，也存在输出电压/电流谐波含量较高的问题。

发明内容

有鉴于此，本公开实施例提供一种适用于车载电机控制器的脉冲宽度调制方法，该方法提出一种判断是否需要降低开关频率的机制，并以实现控制延时的最小化为目的，确定开关频率的降低程度，同时，在不增加电机控制器计算负荷的条件下，改进脉冲宽度调制方法的控制流程，提高输出占空比的更新率，从而改善输出电压/电流的正弦度、降低谐波含量。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种适用于车载电机控制器的脉冲宽度调制方法，包括：

将电机控制器的指令、电机控制器和电机的状态量作为因素，将功率开关器件的温度和电机控制器的效率中的至少一个作为优化目标，根据因素和优化目标的正/负相关性，设定对应因素的权重正/负号，再根据因素对于优化目标的影响程度，设定因素的权重值；最后根据各因素及对应权重值，判断是否调整开关频率；

将开关频率的调整程度按多个档位设定，根据电机控制器的采样和运算时机，设定每个档位对应的开关频率，最后根据各因素及对应权重值，将开关频率调整至对应档位的开关频率。