[发明专利]一种牵引电机控制装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及电动汽车领域，更具体地说，涉及一种牵引电机控制装置及方法。

背景技术

随着电动汽车的不断发展，人们对电动汽车的安全性的要求越来越高，这也是决定电动汽车能否向前推广和大力发展的关键。牵引电机作为电动汽车输出动力的核心部件，一旦牵引电机出现失控，特别是在高速情况下，其后果是不堪设想的。因此在设计电机控制器控制策略时对其要求也特别严格，使其不仅具备良好的动态性能和稳定性，还要在遇到特殊情况时具备及时的保护策略。采用矢量控制算法进行电机控制时，当转速升到基速以上时，通常运用削弱磁场的方法来防止逆变器电压饱和，一旦弱磁电流不足以削弱磁场来抵消逆变器电压的饱和，此时SVPWM（空间矢量脉宽调制）调制的三相电压波形不再是期望的电压波形，牵引电机出现失控，牵引电机在高速运行的情况下，其风险很大。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述牵引电机出现失控的缺陷，提供一种避免牵引电机出现失控的牵引电机控制装置及方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种牵引电机控制装置，包括坐标变换单元、第一计算单元、第一调节器、第二调节器、第二计算单元、第四计算单元、第三调节器和空间矢量脉宽调制逆变器；所述坐标变换单元将所述牵引电机的三相电流转换成两相正交的反馈转矩电流和反馈励磁电流；外界需求转矩电流和所述反馈转矩电流分别进入所述第一计算单元并进行相减，所述第一计算单元将得到的转矩电流偏差输出至所述第一调节器；所述第一调节器对所述转矩电流偏差进行比例积分调节并将得到的交轴电压值输出至所述第二计算单元；外界需求励磁电流和所述反馈励磁电流分别进入所述第四计算单元并进行相减，所述第四计算单元将得到的励磁电流偏差输出至所述第三调节器；所述第三调节器对所述励磁电流偏差进行比例积分调节并将得到的定子电压直轴分量输出至所述空间矢量脉宽调制逆变器用以控制所述牵引电机；所述反馈转矩电流和反馈励磁电流还分别进入所述第二调节器，所述第二调节器分别对所述反馈转矩电流、反馈励磁电流以及进入所述第二调节器的外界需求转矩进行处理，并将得到的电压调节量输出至所述第二计算单元；所述第二计算单元将所述交轴电压值和所述电压调节量进行叠加并将得到的定子电压交轴分量输出至所述空间矢量脉宽调制逆变器用以控制所述牵引电机。

在本发明所述的牵引电机控制装置中，所述第二调节器为定子电压交轴分量调节器。

在本发明所述的牵引电机控制装置中，所述第二调节器包括反馈转矩计算单元、转矩偏差计算单元和第一积分器；所述反馈转矩电流和反馈励磁电流分别进入所述反馈转矩计算单元，所述反馈转矩计算单元将计算出的反馈转矩输出至所述转矩偏差计算单元；所述外界需求转矩进入所述转矩偏差计算单元并与所述反馈转矩进行相减，所述转矩偏差计算单元将得到的转矩偏差输出至所述第一积分器；所述第一积分器对所述转矩偏差进行积分并将得到的电压调节量输出至所述第二计算单元。

在本发明所述的牵引电机控制装置中，还包括第三计算单元和用于输出弱磁电流的弱磁调节器；所述外界需求励磁电流与所述弱磁电流分别进入所述第三计算单元并进行叠加，所述第三计算单元将得到的第一励磁电流偏差输出至所述第四计算单元；所述第一励磁电流偏差与进入所述第四计算单元的反馈励磁电流进行相减，所述第四计算单元将得到的第二励磁电流偏差输出至所述第三调节器；所述第三调节器对所述第二励磁电流偏差进行比例积分调节并将得到的定子电压直轴分量输出至所述空间矢量脉宽调制逆变器；所述定子电压直轴分量和定子电压交轴分量还分别进入所述弱磁调节器，所述弱磁调节器分别对所述定子电压直轴分量、定子电压交轴分量以及进入所述弱磁调节器的预先设定的弱磁电压阈值进行处理并将得到的所述弱磁电流输出至所述第三计算单元。

在本发明所述的牵引电机控制装置中，所述弱磁调节器包括开方计算单元、电压偏差计算单元、第二积分器和限幅单元；所述定子电压直轴分量和定子电压交轴分量分别进入所述开方计算单元，所述开方计算单元对所述定子电压直轴分量和定子电压交轴分量的平方和进行开平方运算，并将得到的定子端电压输出至所述电压偏差计算单元；所述预先设定的弱磁电压阈值进入所述电压偏差计算单元并与所述定子端电压进行相减，所述电压偏差计算单元将得到的电压偏差输出至所述第二积分器；所述第二积分器对所述电压偏差进行积分并将得到的积分电流输出至所述限幅单元；所述限幅单元对所述积分电流进行限幅处理并将得到的所述弱磁电流输出至所述第三计算单元。

在本发明所述的牵引电机控制装置中，所述限幅单元输出的所述弱磁电流的幅度设置在-10安~0安。