[发明专利]一种电池供电的永磁同步电机刹车控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种永磁同步电机刹车控制方法，特别是一种电池供电的永磁同步电机刹车控制方法，应用于电池、变频器、永磁同步电机和负载组成的系统。

背景技术

所谓的电池供电的永磁同步电机刹车控制方法一般应用在电动车领域中。常规的电动车永磁同步电机的刹车方法一般采用机械刹车，即附加机械装置抱死永磁同步电机转子转轴或其从动部件实现刹车，结构复杂、成本高，且由于磨损打滑、损坏等原因容易导致刹车失效，无法保证永磁同步电机的刹车性能，存在较大的安全隐患。考虑到以上所述机械刹车的缺点，已有直接采用由变频器控制的电子刹车方法实现电动车的永磁同步电机刹车，即将永磁同步电机机械能先转化为电能再转化为热能。但现有的电子刹车方法虽然实现了刹车速度曲线要求，但无法保证在永磁同步电机刹车时，电池充电电流不超过电池充电电流最大安全值，电池很可能因此受到损坏，导致其使用寿命无法得到确保。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种电池供电的永磁同步电机刹车控制方法，既实现刹车速度曲线要求，满足刹车性能，同时还有效保证在永磁同步电机刹车时，电池充电电流不超过电池充电电流最大安全值，保证电池的使用寿命。

本发明的技术方案为：

一种电池供电的永磁同步电机刹车控制方法，应用于电池、变频器、永磁同步电机和负载组成的系统，其中：所述变频器的控制方法包括以下步骤：

（1）、在永磁同步电机刹车期间，在满足刹车速度曲线要求以及确保电池充电电流不超过电池充电电流最大安全值的条件下，确定电压幅值和电压角度；

（2）、基于确定的电压幅值和电压角度计算向永磁同步电机的输出电压，并向永磁同步电机输出，实现永磁同步电机的刹车性能。

优选地，所述的确定电压幅值的步骤采用速度闭环控制模式；进一步优选地，优选地，所述的速度闭环控制模式是指根据刹车速度曲线要求输出的永磁同步电机目标速度与其实际速度之间的误差，经过PI控制器调节后输出，完成电压幅值的确定。本发明所述的速度闭环控制模式是本技术领域的常规术语，意指变频器以控制电机的实际转速为目的，由PI（Proportional Integral）控制器实现，永磁同步电机的实际速度通过编码器（或其它检测方式）检测。本发明所述的刹车速度曲线是按系统应用要求进行设置的。本发明所述的PI控制器具有比例调节和积分调节功能。

优选地，所述的确定电压角度的步骤为：在永磁同步电机刹车期间，检测永磁同步电机转速和转子位置，基于永磁同步电机转速确定各转速点的转子位置与电压角度之间的夹角，以及结合转子位置，计算得到电压角度，完成电压角度的确定。

本发明所述的电压角度是指永磁同步电机的定子电压相位角。

优选地，所述的确定电压角度的步骤还包括电池电流辅助控制环节，所述的电池电流辅助控制环节输出用于调整各转速点的转子位置与电压角度之间的夹角的修正角，当电池充电电池小于或等于电池充电电流最大安全值时，修正角为零；当充电电流大于电池充电电流最大安全值时，修正角对各转速点的转子位置与电压角度之间的夹角进行修正，以降低永磁同步电机的工作效率，即降低电池充电电流，从而把电池充电电流控制在其安全值范围内，保证电池的使用寿命。

优选地，所述的基于永磁同步电机转速确定各转速点的转子位置与电压角度之间的夹角以永磁同步电机处于其最佳工作效率为控制目标，使得在满足刹车速度曲线要求以及确保电池充电电流不超过电池充电电流最大安全值的条件下，使电池最大程度地实现充电，有效延长了电池的运行时间，如负载为电动车类，则有效延长了电动车的运行里程。

优选地，所述的电池电流辅助控制环节具体包括电池充电电流检测、单向限幅控制和比例控制器，所述的比例控制器根据电池充电电流检测和预先设置的电池充电电流最大安全值输出用于调整各转速点的转子位置与电压角度之间的夹角的修正角，单向限幅控制使得电池电流辅助控制环节仅在电池充电电流大于或接近电池充电电流最大安全值时器起作用，即当电池充电电池小于或等于电池充电电流最大安全值时，修正角为零；当充电电流大于电池充电电流最大安全值时，计算并确定修正角，以降低永磁同步电机的工作效率，即降低电池充电电流，从而把电池充电电流控制在其安全值范围内，保证电池的使用寿命。

本发明所述的比例控制器也可称为KP控制器，具有比例调节功能，即具备传统PI控制器中的比例项功能。

优选地，通过速度检测模块检测得到永磁同步电机转速和转子位置。所述的速度检测模块包括传感器，进一步优选地，所述的传感器可以是霍尔传感器或位于其他位置的传感器。