用于新能源汽車永磁同步驅動電機的堵轉延時方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種延時方法，具體地，涉及一種用于新能源汽車永磁同步驅動電機的堵轉延時方法。
【背景技術】
[0002]在新能源汽車永磁同步驅動電機的工作過程中，經常因為車輛的大坡度連續爬坡等工況而引起永磁同步驅動電機的堵轉工況。電機堵轉即電機在轉速為零時，仍輸出轉矩，因電機功率因數極低，堵轉時的電流可達額定電流的七倍。堵轉工況對于永磁同步電機來說，因為電機無法轉動，此時三相電流有效值偏差較大，某一相電流可能處于最大值，有一定的幾率導致這相繞組發熱很嚴重，極易因此引起電機繞組過溫，引起電機損毀。
【發明內容】
[0003]針對現有技術中的缺陷，本發明的目的是提供一種用于新能源汽車永磁同步驅動電機的堵轉延時方法，其在基本不降低堵轉轉矩大小的情況下，以避免堵轉過程中某一相過熱的情況出現，從而達到延長堵轉時間的目的。
[0004]根據本發明的一個方面，提供一種用于新能源汽車永磁同步驅動電機的堵轉延時方法，其特征在于，包括以下步驟:
[0005]步驟一，判斷永磁同步電機是否處于堵轉工況，從而判斷需要采用堵轉延時算法，具體為判斷永磁同步電機的轉子旋轉頻率是否< 0.1Hz，如果小于或等于0.1Hz實施堵轉延時算法；如果大于0.1Hz則不實施堵轉延時算法；
[0006]步驟二，將一個周期內的位置信號劃分為十二個區域，用以判斷永磁同步電機定子三相繞組中哪相相電流的有效值為最大以及控制角調整方向；
[0007]步驟三，通過最大轉矩/電流比控制算法，計算出MTPA控制角；
[0008]步驟四，在堵轉延時方法下，控制角調整量為此時的位置角度與該區域內的最小位置角度的差值X40%，并根據此時的頻率再乘以一個比值參數；
[0009]步驟五，由步驟三和步驟四得出在堵轉工況下的堵轉控制角；
[0010]步驟六，判斷此時電機是否仍處于堵轉工況，如果是繼續執行堵轉延時策略，如果否則結束堵轉控制。
[0011]優選地，所述步驟四的控制角的最大調整量為(30*40% *[(6-P*speed)/6]) °，最小為0°，speed為轉速。
[0012]與現有技術相比，本發明具有如下的有益效果:永磁同步電機運行在堵轉工況下，在保持電機輸出轉矩變化不大且接近最大峰值轉矩的情況下，使三相繞組上的電流有效值偏差較小，有效的減小了三相繞組上的銅損過于集中，避免某一相繞組過熱燒壞，從而大大延長電機的最大堵轉時間，極好地提高車輛大坡度連續爬坡能力。
【附圖說明】
[0013]通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本發明的其它特征、目的和優點將會變得更明顯:
[0014]圖1為本發明用于新能源汽車永磁同步驅動電機的堵轉延時方法的流程圖。
[0015]圖2為電動汽車用永磁同步電機A、B、C三相電流值的示意圖，虛線為一個周期內二相電流的最大幅值。
[0016]圖3為堵轉延時算法說明框圖。
[0017]圖4為通過MATLAB仿真的永磁同步電機三相繞組電流在實施堵轉延時方法前后的對比圖，其中IA，IB, IC永磁同步電機在堵轉工況下，A相電流堵轉電流為幅值的最大值時的A、B、C三相電流，IAA, IBB, ICC為實施堵轉延時方法后的電流值。可以看出實施延時方法后A相電流IAA小于之前的A相電流IA。
[0018]圖5為通過MATLAB仿真的永磁同步電機三相繞組發熱量在實施堵轉延時方法前后的對比圖，其中QA，QB, QC為實施延時方法之前的三相繞組發熱量隨堵轉時間的變化值，QAA, QBB, QCC為實施后的繞組發熱量值。
[0019]圖6為不同控制角下，A相電流(三相電流中的最大值)與轉矩的減小百分比比較的示意圖。
【具體實施方式】
[0020]下面結合具體實施例對本發明進行詳細說明。以下實施例將有助于本領域的技術人員進一步理解本發明，但不以任何形式限制本發明。應當指出的是，對本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進。這些都屬于本發明的保護范圍。
[0021]如圖1所示，本發明用于新能源汽車永磁同步驅動電機的堵轉延時方法(以下簡稱為“堵轉延時算法”)包括以下步驟:
[0022]步驟一，判斷永磁同步電機是否處于堵轉工況，從而判斷需要采用堵轉延時算法，具體為判斷永磁同步電機的轉子旋轉頻率是否< 0.1Hz，如果小于或等于0.1Hz實施堵轉延時算法；如果大于0.1Hz則不實施堵轉延時算法。由轉速speed與頻率f之間的關系:speed = 60f/p，可以通過檢測轉子轉速是否speed ( (6/p)(其中P為電機極對數)來判斷是否為堵轉工況。由式speed = 60f/p可以推導出頻率f = speed*p/60，將堵轉工況f ^ 0.1Hz 代入可得 speed ^ (6/p)。
[0023]步驟二，將一個周期內的位置信號劃分為十二個區域，如圖2所示，用以判斷永磁同步電機定子三相繞組A、B、C中哪相相電流的有效值為最大以及控制角調整方向，具體步驟如下:首先令η = O (η為設置的值，用以判斷此時位置信號的相位處于哪一個區域)，通過式|Posit1n_n*30 I < 30可知，當符合上式條件時可以按照圖2所示查表得知此時A、B、C中哪相相電流的有效值為最大以及控制角調整方向，如果|PoSit1n-n*30|>30，令η =η+2，直到得到滿足式Posit1n-n*30 ( 30時的η值。
[0024]步驟三，通過最大轉矩/電流比(MTPA)控制算法，計算出MTPA控制角Theta^。
[0025]步驟四，在堵轉延時方法下，控制角調整量Theta"為此時的位置角度Positon與該區域內的最小位置角度的差值Χ40%，并根據此時的頻率再乘以一個比值參數；此時控制角的最大調整量為(30*40% *K6-P*speed)/6])°，最小為0° ο
[0026]步驟五，由步驟三和步驟四可以得出在堵轉工況下的堵轉控制角Theta =Thetar -Theta"。通過改變堵轉控制角，可以改變電機定子電流幅值，同時改變電機輸出轉矩，可以保持電機輸出轉矩變化不大，且接近最大峰值轉矩。電機三相繞組在此策略下進行堵轉控制，不會導致某一相發熱嚴重的現象，而是三相的發熱現象比較平均，這將大大延長電機的最大堵轉時間。
[0027]步驟六，判斷此時電機是否仍處于堵轉工況，即判斷是否滿足“電機轉速Speed ==O ? ”，如果是繼續執行堵轉延時策略，如果否則結束堵轉控制。
[0028]永磁同步電機的定子電流的幅值和角度會按照圖1所示的方法實時改變。在永磁同步電機的定子電流幅值和角度變化的同時，可以保持電機輸出轉矩變化不大，且接近最大峰值轉矩。電機三相繞組在此策略下進行堵轉控制，不會導致某一相發熱嚴重的現象，而是三相的發熱現象比較平均，這將大大延長電機的最大堵轉時間。
[0029]如圖4、圖5、圖6所示通過MATLAB仿真方法可知改變電機控制角度，改變電機定子電流幅值，可以有效的平衡永磁同步電機定子三相繞組的電流有效值，避免電機定子發熱量集中在一相上。在電機定子電流幅值和角度變化的同時，可以保持電機輸出轉矩變化不大，且接近最大峰值轉矩。
[0030]在電機轉子堵轉的工況下，電機控制器通過實時改變電機定子電流以及電流控制角度，可以使三相繞組上的電流有效值偏差較少。電機控制器采用此策略可以有效減小三相繞組上產生的銅損過于集中，避免了某一相過熱現象的出現。首先堵轉過程中某一相過熱這種情況是因為這一相得相電流過大，要避免這種情況就需要減小這一相的相電流，由圖2可以看出調整控制角可以使電機繞組三相電流幅值相對均衡(沒有哪一相幅值特別大)，這樣就確保了不會使某一相過熱的情況出現，而是三相的發熱均衡，最大限度的延長了堵轉的時間。
[0031]以上對本發明的具體實施例進行了描述。需要理解的是，本發明并不局限于上述特定實施方式，本領域技術人員可以在權利要求的范圍內做出各種變形或修改，這并不影響本發明的實質內容。
【主權項】
1.一種用于新能源汽車永磁同步驅動電機的堵轉延時方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟一，判斷永磁同步電機是否處于堵轉工況，從而判斷需要采用堵轉延時算法，具體為判斷永磁同步電機的轉子旋轉頻率是否< 0.1Hz，如果小于或等于0.1Hz實施堵轉延時算法；如果大于0.1Hz則不實施堵轉延時算法； 步驟二，將一個周期內的位置信號劃分為十二個區域，用以判斷永磁同步電機定子三相繞組中哪相相電流的有效值為最大以及控制角調整方向； 步驟三，通過最大轉矩/電流比控制算法，計算出MTPA控制角； 步驟四，在堵轉延時方法下，控制角調整量為此時的位置角度與該區域內的最小位置角度的差值X40%，并根據此時的頻率再乘以一個比值參數； 步驟五，由步驟三和步驟四得出在堵轉工況下的堵轉控制角； 步驟六，判斷此時電機是否仍處于堵轉工況，如果是繼續執行堵轉延時策略，如果否則結束堵轉控制。2.根據權利要求1所述的用于新能源汽車永磁同步驅動電機的堵轉延時方法，其特征在于，所述步驟四的控制角的最大調整量為(30*40% *[(6-P*speed)/6]) °，最小為0°，speed為轉速。
【專利摘要】本發明提供了一種用于新能源汽車永磁同步驅動電機的堵轉延時方法，包括以下步驟：步驟一，判斷永磁同步電機是否處于堵轉工況；步驟二，將一個周期內的位置信號劃分為十二個區域；步驟三，計算出MTPA控制角；步驟四，控制角調整量為此時的位置角度與該區域內的最小位置角度的差值×40％，并根據此時的頻率再乘以一個比值參數；步驟五，得出在堵轉工況下的堵轉控制角；步驟六，判斷此時電機是否仍處于堵轉工況，如果是繼續執行堵轉延時策略，如果否則結束堵轉控制。本發明在基本不降低堵轉轉矩大小的情況下，以避免堵轉過程中某一相過熱的情況出現，從而達到延長堵轉時間的目的。
【IPC分類】H02P6/00
【公開號】CN104993743
【申請號】CN201510192217
【發明人】鮑緒文
【申請人】上海力信電氣技術有限公司
【公開日】2015年10月21日
【申請日】2015年4月20日