[发明专利]一种BSG电机弱磁控制方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及BSG电机控制技术领域，具体为一种BSG电机弱磁控制方法及系统。

背景技术

随着汽车油耗法规越来越严格，混合动力技术应运而生，BSG（Belt Generator Starter皮带驱动起动发电一体机）电机技术由于其高性价比及优越的拓展性等特点，在混合动力汽车中得到广泛的应用。BSG电机安装于传统发动机上，通过皮带与发动机输出轴连接，BSG电机与发动机两者之间存在速比，这样BSG工作转速需要达到20000rpm/min左右，因此BSG电机必须采用弱磁控制技术以满足宽转速范围的调速需求。

现有的BSG电机多采用永磁同步电机，由于电机磁场由永磁体产生，在转速要求较高需要弱磁运行的场合难以实现。现行弱磁技术都从控制角度来实现弱磁扩速问题，实际应用过程中电机数学模型较复杂，控制芯片实时计算量大，并且难以运行在深度弱磁区域。

BSG电机的控制是与系统中的逆变器密切相关的，其中最明显的是电机的相电压有效值的极限值Ulim和相电流有效值Ilim要受到逆变器直流侧电压和最大输出电流限制。则电压极限椭圆和电流极限圆的图形如图1所示。电压方程满足：；当电机稳定运行时满足: ；电流方程满足：；BSG电机转矩方程为：；BSG电机多采用隐极式电机，其Ld=Lq，因此BSG电机扭矩方程可以表示为：，其中u为相电压有效值，为直轴、交轴电压，为直轴、交轴电流，为直轴、交轴电感，为相电压、相电流有效极限值，为永磁磁链，为电机转子极对数，为电机电磁转矩。

由上述方程可知，电机电磁转矩与iq成正比，与id无关，理论上可以令id=0来实现最大转矩电流比控制。但根据图1所示，当电机运行在高转速时，受电压极限椭圆和电流极限圆的限制，电机只能运行在两者交叉的区域，此时只能减小d轴电流以削弱d轴方向磁场的反向电动势，并同时降低q轴电流，以保证电机定子电流矢量符合电流约束。这种通过定子d电流削弱电机磁场以保证电机高速运行的磁场控制称为弱磁控制。对于永磁同步类型的BSG电机，电压极限椭圆的中心点(-ψf/ Ld,0)可能位于电流极限圆之外，此时在较高的转速下，电压极限椭圆与电流极限圆无交叉区域，BSG电机无法弱磁扩速至此转速。

因此，现有技术存在弱磁控制较复杂，且难以达到深度弱磁控制的问题和缺点。

发明内容

本发明针对现有技术存在的问题，提出了一种BSG电机弱磁控制方法及系统，能够通过对励磁电压大小的控制，实现高速下减小励磁磁场，达到弱磁扩速的目的。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种BSG电机弱磁控制方法，获取BSG电机目标转速，将BSG电机目标转速与转速设定阀值作对比，当BSG电机目标转速小于转速设定阀值时，通过最大转矩电流比控制扭矩输出以获得目标转矩，当BSG电机目标转速大于等于转速设定阀值时，通过调节励磁电压来调节励磁电流以实现弱磁控制并通过电流极限圆控制扭矩输出以获得目标转矩。

作为优选，通过最大转矩电流比控制扭矩输出以获得目标转矩具体为，通过公式（1）获得目标转矩并令=0，

（1）

其中，为电机电磁转矩，为电机转子极对数，为永磁磁链一，为交轴电流。

作为优选，通过调节励磁电压来调节励磁电流以实现弱磁控制并通过电流极限圆控制扭矩输出以获得目标转矩具体为，

通过公式（2）确定电压极限椭圆的中心点

（2）

其中，为相电压有效极限值，为交轴电感，为交轴电流，，为包括励磁磁链和永磁磁链的转子磁链，为永磁磁链二，为励磁电流，k为常数；

通过调节励磁电流的大小来调节电压极限椭圆的中心点以使所需的目标转矩不受电压极限椭圆的限制；

通过电流极限圆以最大转矩电流比控制扭矩输出以获得目标转矩。

作为优选，通过电压递减公式（3）来调节励磁电压从而调节励磁电流，

（3）

其中，为电压调节量。

作为优选，通过电流极限圆以最大转矩电流比控制扭矩输出以获得目标转矩具体为，通过公式（4）获取目标转矩，

（4）

其中，为电机电磁转矩，为电机转子极对数，为转子磁链，为交轴电流。