[发明专利]一种基于弱磁控制的电动汽车永磁同步电机的调速方法

权利要求书

1.一种基于弱磁控制的电动汽车永磁同步电机的调速方法，其特征在于，该方法应用于弱磁控制电机调速系统，所述弱磁控制电机调速系统包括转速给定模块、电流检测模块、转子角度和转速检测模块、速度控制器、弱磁控制模块、深度弱磁控制模块、电流控制器、Park变换模块、Clark变换模块、逆Park变换模块、空间脉冲调制模块和逆变电路；电流控制器包括d轴电流控制模块和q轴电流控制模块，采用基于超前角弱磁控制策略和基于最大转矩电压比MTPV的深度弱磁控制策略实时修正电流控制器的输入信号，使电机运行于额定转速之上，满足电动汽车在不同工况下对电机速度的要求；

该调速方法的步骤如下：

步骤一：电流检测模块实时获取永磁同步电机的定子三相电流i_a、i_b、i_c，转子角度和转速检测模块实时获取永磁同步电机的转子角度θ和永磁同步电机实时转速ω_x，转速给定模块从整车控制器获取需求转速ω_ref；

步骤二：三相电流i_a、i_b、i_c经过Clark变换模块得到i_α和i_β；Park变换模块根据i_α、i_β和θ，输出d轴反馈电流i_dback和q轴反馈电流i_qback；

同时，比较器计算出永磁同步电机需求转速ω_ref与永磁同步电机实时转速ω_x的差值，即Δω₁＝ω_ref-ω_x，速度控制器根据Δω₁得到d轴电流控制模块的给定信号i_dref1和q轴电流控制模块的给定信号i_qref1；

步骤三：速度控制器根据需求转速ω_ref，由以下任一种情况确定d轴电流控制模块的电流给定信号i_dref3和q轴电流控制模块的电流给定信号i_qref3：

S01：当ω_ref大于0并且小于等于第一速度阈值时，d轴电流给定信号为i_dref3＝i_dref1，q轴电流给定信号为i_qref3＝i_qref1；

S02：当ω_ref大于第一速度阈值并且小于等于第二速度阈值时，从弱磁控制模块得到d轴第一电流补偿值Δi_d1和q轴第一电流补偿值Δi_q1，此时d轴电流给定信号i_dref3＝i_dref1+Δi_d1，q轴电流给定信号i_qref3＝i_qref1+Δi_q1，其中Δi_d1和Δi_q1由弱磁控制模块采用超前角弱磁控制策略得到；

S03：当ω_ref大于第二速度阈值时，从弱磁控制模块得到d轴第一电流补偿值Δi_d1和q轴第一电流补偿值Δi_q1，从深度弱磁控制模块得到q轴第二电流补偿值Δi_q2，此时d轴电流控制模块的电流给定信号为下限值，q轴电流控制模块的电流给定信号为i_qref3＝i_qref1+Δi_q1+Δi_q2，其中Δi_q2由深度弱磁控制模块采用基于最大转矩电压比MTPV的深度弱磁控制策略得到；

其中，所述的第一速度阈值小于所述的第二速度阈值，所述的第一速度阈值取值为永磁同步电机的额定转速，所述的第二速度阈值小于永磁同步电机的最高转速；

步骤四：d轴电流控制模块根据i_dref3与i_dback偏差，即Δi_d3＝i_dref3-i_dback，经过PI控制输出信号u_dref，q轴电流控制模块根据i_qref3与i_qback偏差，即Δi_q3＝i_qref3-i_qback，经过PI控制输出信号u_qref；u_dref和u_qref经过逆Park变换模块后输出信号u_αref和u_βref，再经过空间脉冲调制模块形成PWM波信号，驱动逆变电路，以控制永磁同步电机的转速；

重复步骤一至步骤四，实现电动汽车永磁同步电机的调速；

所述Δi_q2由深度弱磁控制模块采用基于最大转矩电压比MTPV的深度弱磁控制策略得到具体为：

S0301：对永磁同步电机d轴电流进行限幅，选取电压极限椭圆的中心点作为永磁同步电机d轴电流的下限值，即下限值为i_dmin＝-ψ_f/L_d；

S0302：i_dref1经过弱磁控制模块补偿后，当i_dref1+Δi_d1等于i_dmin时，此时永磁同步电机进入深度弱磁区，当永磁同步电机进入深度弱磁区，i_dref1+Δi_d1不等于i_dmin，此时d轴电流控制模块的电流给定信号为下限值，即i_dref3＝i_dmin，i_qref3＝i_qref1+Δi_q1+Δi_q2，采用最大转矩电压比MTPV得到q轴第二电流补偿值为：

其中，L_d和L_q分别为电机d轴电感和q轴电感；ψ_f为永磁体磁链。