[发明专利]永磁同步电机的标定方法、控制方法及台架试验控制系统

说明书

本发明涉及一种永磁同步电机的标定方法、控制方法及台架试验控制系统，标定方法包括：测功机采用转速控制模式，使待标定电机的转速稳定在设定转速n；待标定电机采用转矩控制模式，设定d轴电流给定值i_dref1和转矩指令值T_ref，电机运行稳定后，记录相应的q轴电流给定值i_qref1和直流母线功率Q₁；给定d轴电流给定值i_drefj，2≤j≤n，i_dref1i_dref2…i_drefn，在每个i_drefj下，电机运行稳定后，记录相应的i_qrefj和Q_j；寻找最小的Q_j所对应的i_drefj和i_qrefj，即为T_ref和n所对应的最大转矩功率比标定数据；重复上述过程，得到不同的转矩指令值和转速所对应的最大转矩功率比标定数据。本发明通过对不同的转矩指令值和转速所对应的最大转矩功率比进行标定，来最终实现电机系统的控制，实现了系统效率最高。

技术领域

本发明涉及一种永磁同步电机的标定方法、控制方法及台架试验控制系统，属于永磁同步电机控制技术领域。

背景技术

永磁同步电机是新能源汽车的主要动力执行部件，电机系统效率对整车能耗和续驶里程有重要影响。对于现有的车用永磁同步电机控制算法，在电机基速以下一般采用最大转矩电流比控制算法(MTPA，Maximum Torque per Ampere)，在电机基速以上采用弱磁算法(FW，Field Weakening)。最大转矩电流比控制又称定子电流最小控制，即在给定转矩情况下，通过最优分配交直轴电流分量，实现定子电流最小，达到单位电流下输出转矩最大。该算法实现简单，但只能保证永磁同步电机系统电流最小，即铜损最小，不能保证电机铁耗的降低，因此并不是使系统效率最高的控制方式。基速以上的弱磁控制是在电机端电压达到逆变器直流侧电压允许输出最大值后，通过增加直轴电流即弱磁电流，来削弱电机磁场，从而使电机转速可以继续升高，满足恒功率和宽调速运行需求。现有的弱磁控制算法一般通过最大限度的利用直流母线电压，来保证在一定转速和转矩条件下所需的弱磁电流最小，从而达到降低铜损，提升系统效率的目的。这种弱磁控制方式不能兼顾电机铁耗和铜耗，因此也并不是使系统效率最高的控制方式。

其中，永磁同步电机系统主要损耗包括电机铜损、铁损和杂散损耗，电机电频率较高时，铁损在总损耗中的占比不能忽略，最大转矩电流比算法和目前的弱磁算法出发点都是通过减小电流来减小铜损，没有考虑电机铁损，因此不能保证系统效率最高。

为了提升永磁同步电机效率，相关文献还提出了基于损耗模型的最优磁场调节策略和输入功率最小策略。前者基于永磁同步电机的损耗数学模型，用数值解法求得优化的直轴电流，由于该方案需要精确的电机参数，电动汽车的复杂运行工况使得电机参数变化很大，实际应用中难以保证优化效果。后者按照控制器直流输入功率动态调节交直轴电流分量，达到降低系统损耗的目的，该方法能够实现系统效率的全局最优，不依赖电机参数，因而准确度较高，但该方法需要在控制器直流母线上增加功率或者电流传感器，增加了系统成本，且在线寻优过程慢，导致控制器动态性能较差，不能满足电动汽车场合的转矩响应速度需求。

发明内容

本发明的目的是提供一种永磁同步电机的标定方法、控制方法及台架试验控制系统，用于解决永磁同步电机的效率较低的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种永磁同步电机的转矩效率比的标定方法，步骤如下：

测功机采用转速控制模式，控制待标定电机的转速稳定在设定转速n；

待标定电机采用转矩控制模式，设定d轴电流给定值i_dref1和转矩指令值T_ref，电机运行稳定后，记录相应的q轴电流给定值i_qref1和直流母线功率Q₁；