[发明专利]电动汽车永磁同步电机控制方法及控制系统

说明书

一种电动汽车永磁同步电机控制方法及控制系统，当电机转速低于n1时，使电压调制比命令保持为常数，且向逆变桥输出PWM驱动信号；当电机转速升高超过n1时，使电压调制比命令随电机转速升高而下降，直至电机转速到达n2时电压调制比命令下降为零，且向逆变桥输出PWM驱动信号，其中n2＞n1；当电机转速升高超过n4时，不再向逆变桥输出PWM驱动信号，转而切换至向逆变桥输出三相短路驱动信号，其中n4≥n2；当电机转速下降低于n3时，不再向逆变桥输出三相短路驱动信号，转而切换至向逆变桥输出PWM驱动信号，其中n4≥n3≥n2；当电机转速下降低于n2时，使电压调制比命令随电机转速下降而升高，直至电机转速到达n1时电压调制比命令恢复至原常数值，且向逆变桥输出PWM驱动信号。

技术领域

本发明涉及电机驱动技术领域，特别涉及一种电动汽车永磁同步电机控制方法及控制系统。

背景技术

永磁同步电机效率高、功率密度大，是主流的电动汽车驱动电机。

图1是电动汽车永磁同步电机控制系统的一般原理图，该控制系统包括动力电池、电机控制器和永磁同步电机。

动力电池为电机控制器提供直流电源。

电机控制器用于控制永磁同步电机按指令运行。电机控制器包括逆变电路(直流母线电容C0、逆变桥Q1～Q6)、传感器(直流母线电压传感器、电机相电流传感器)和控制电路。电机控制器直流母线连接动力电池，交流端连接永磁同步电机。电机控制器通过逆变桥将直流电逆变为三相交流电，用三相交流电控制永磁同步电机的运行。

永磁同步电机接受电机控制器的控制，同时永磁同步电机上的传感器向电机控制器提供电机转子的转角和转速信号。

电机控制电路通过传感器获取直流母线电压、电机相电流、电机转子转速、电机转子转角信号，通过通讯接口从电机控制器外部获取电机转矩命令。控制电路对以上信号进行处理后产生六个脉宽调制信号(PWM信号)并输出至逆变桥以分别控制六个开关管(Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6)动作，从而控制永磁同步电机运行。

图2是电机控制器的控制电路的一般原理图，控制电路包括电压调制比控制单元、电流命令查表或计算单元、abc→dq坐标变换单元、电流控制单元、dq→abc坐标变换单元、占空比计算单元和PWM信号生成单元。

图3是电机控制电路的电压调制比控制单元的一般原理图，电压调制比控制单元可以通过代数运算或者反馈控制的方法输出气隙磁链命令。其中，电压调制比命令m^*一般是一个常数。实际电压调制比m由如下公式定义：

其中U_dc为直流母线电压，u_s为电机相电压幅值，u_d、u_q为实际电机相电压矢量在转子坐标(dq坐标)中的投影值，u_d^*、u_q^*为电机相电压命令矢量在转子坐标(dq坐标)中的投影值。由于实际电机相电压和相电压命令几乎相等，而实际相电压不容易检测，相电压命令容易检测，因此可以直接用相电压命令代替实际相电压来计算实际电压调制比。

abc→dq坐标变换单元用于把定子坐标系(abc坐标系)下的电机电流矢量信号(i_a，i_b，i_c)变换为转子坐标系(dq坐标系)下的电流矢量(I_d，I_q)。反之，dq→abc坐标变换单元用于把dq坐标系下的电压命令矢量(u_d^*，u_q^*)变换成定子坐标系下的电压命令矢量(u_a^*，u_b^*，u_c^*)。