专利名称：一种电动汽车感应电机励磁电流给定装置的制作方法
技术领域：
本发明属于电动汽车电机控制技术领域，更为具体地讲，涉及一种电动汽车电机驱动控制器如何发出励磁电流给感应电机给定装置。
背景技术：
随着社会的发展以及能源、环保等问题的日益突出，纯电动汽车以其零排放，噪声低等优点越来越受到世界各国的重视，电动汽车已成为21世纪汽车产业的发展方向，是绿色车辆最主要的发展方向之一。但是由于感应电机本身的特性的限制以及供电电池电压的限制，电动汽车在高速行驶时不能工作在恒转矩区，而工作在恒功率区，此时需要通过弱磁来降低感应电机的输出转矩达到提高转速的目的。感应电机以其构造简单、运行可靠以及调速范围广在电动汽车驱动系统中得到了普遍的运用。对电动汽车而言，要求感应电机在低转速时输出大转矩，同时又能运行在高转速。电机超过基速运行时，额定磁通下产生的反向电动势会超过逆变器输出的最大电压。为了保持电压平衡，必须减小磁通，即减小励磁电流以减小反电动势，此时感应电机进入弱磁区域。因此，给出合理的磁通给定值与保持磁通给定值变化时电机控制的稳定性，是保证感应电机高速运行性能的关键。在感应电机控制当中，感应电机低速运行时，磁通给定值为额定磁通。进入弱磁区域时，磁通的给定方案主要有1.随转速的上升，人为减小磁通的方法。此方法的励磁电流由人为的给出，并不能保证转矩在当前转速下达到最大值。2.基于电压、电流限制，由稳态方程推出磁通给定值的方法。此方法对感应电机的参数依赖较大，感应电机参数不准时很难达到最佳弱磁效果。3.电压闭环的方法。此方案具有很强的鲁棒性，但目前对电压闭环PI的输出并没有利用感应电机在不同的弱磁区域的最佳弱磁曲线对PI输出进行限制。综上可知，电动汽车的最高转速受到了电池端电压和感应电机最大电流的限制， 而通过弱磁的方法提高转速是一种必然的选择。在这种控制方法下，如何合理的给出感应电机的励磁电流指令成为了影响电动汽车能够高速行驶的关键。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种电动汽车感应电机励磁电流给定装置，使电动汽车能够达到更高的运行速度。为实现上述发明目的，本发明电动汽车感应电机励磁电流给定装置，包括电压环PI控制器，对感应电机上的实际电压矢量Us与最大电压矢量Usm进行比较， 并进行PI控制，输出合适的励磁电流给定值isdref ；其特征在于，还包括励磁电流限幅计算模块，用于计算励磁电流限幅最大值isd.
max禾口最小值 sd.min ；
1. 1)、按感应电机运行于恒转矩区为isd. max 一 Isdn ； ^sd. min 一 1. 2)、按感应电机运行于恒功率区为
权利要求
1. 一种电动汽车感应电机励磁电流给定装置，包括电压环PI控制器，对感应电机上的实际电压矢量Us与最大电压矢量Usm进行比较，并进行PI控制，输出合适的励磁电流给定值isdref ；其特征在于，还包括励磁电流限幅计算模块，用于计算励磁电流限幅最大值isd.max和最小值Limin ；1.1)、按感应电机运行于恒转矩区为isd.max -^sdn sd. min 0C^)1. 2)、按感应电机运行于恒功率区为I 2 — τ2·2j_ 丨 sm_sm-j== QW Vsm>bXm； Usm =uDC 丨办a = Ls ω e, b = σ Ls ω e②1.3)、按感应电机运行于恒电压区为 — ^smsd.mQXΠΓ τ办 LsCoeisd. min = 0③上述三式中，isdn感应电机本身的额定励磁电流，Uan为最大电压矢量，Usm =Udc/42, Udc 为母线电压，、 1感应电机最大安全运行电流，为实际同步转速，Ls为定子自感，QLs为总漏感；将由公式②和公式③计算出的励磁电流限幅最大值isd.max取较大值，再与公式①计算出的磁电流限幅最大值isd.max比较取较小值，作为励磁电流限幅计算模块输出的励磁电流限幅最大值isd.max，然后连同最小值isd.min输出；在电压环PI控制器中，还包括限幅PI控制模块，用于当励磁电流给定值isdref大于励磁电流限幅最大值isd.max或小于励磁电流限幅最小值isd.min，则将励磁电流给定值isdref渐变调节到励磁电流限幅最大值isd.max或最小值isd.min，然后再作为励磁电流给定值输出，否则， 不进行调节，直接将励磁电流给定值isdref输出。
2.根据权利要求1所述的电动汽车感应电机励磁电流给定装置，其特征在于，所述的励磁电流限幅计算模块还要根据磁电流限幅最大值isd.max选取值所对应的运行区域，输出最大转矩电流按感应电机运行于恒转矩区为max =VC-^max ；按感应电机运行于恒功率区为‘max =^2m-4.max ；按感应电机运行于恒电压区为‘max =^2m ~a\dmaK Ib。
3.根据权利要求1所述的电动汽车感应电机励磁电流给定装置，其特征在于，所述的限幅PI控制模块包括PI控制单元、限幅模块；限幅模块以调节后的励磁电流给定值isdMf、励磁电流限幅最大值isd.max励磁电流限幅最小值isd.min作为输入，当调节后的励磁电流给定值isdMf >励磁电流限幅最大值isd.max或调节后的励磁电流给定值isdMf <励磁电流限幅最小值isd.min时，输出励磁电流限幅最大值 isd.fflax或最小值isd.min，否则输出调节后的励磁电流给定值isdMf ；然后，调节后的励磁电流给定值isdref减去限幅模块的输出得到的差值作为PI控制单元的输入，经过PI控制单元调节后输出作为被减数再与电压环PI控制模块相减，得到调节后的的励磁电流给定值isdref。限幅PI控制模块根据励磁电流限幅计算模块输出励磁电流限幅最大值isd.max和最小值isd.min对电压环PI控制模块输出的励磁电流给定值isdMf作出相应的调节如果电压环PI控制模块输出励磁电流给定值is一不在[isd.max，isd.min]的限制范围之内，则PI控制单元控制环节会工作一一当励磁电流给定值isdMf大于励磁电流限幅最大值 isd._时，限幅模块输出励磁电流限幅最大值isd._，调节后的励磁电流给定值isdref减去限幅模块的输出得到的差值为正，PI控制单元控制环节输出正值，然后作为被减数与励磁电流给定值isdMf相减从而使调节后的励磁电流给定值isdMf减小，最终使得励磁电流给定值 isdref等于励磁电流限幅最大值isd.max ；同样，当励磁电流给定值isdMf小于励磁电流限幅最小值isd.min时，限幅模块输出励磁电流限幅最小值isd.min，调节后的励磁电流给定值isdMf减去限幅模块的输出得到的差值为负，PI控制单元控制环节输出负值，然后作为被减数与励磁电流给定值isdMf相减从而使调节后的励磁电流给定值isdMf增大，最终使得励磁电流给定值isdMf等于励磁电流限幅最小值isd.min ；如果电压环PI控制模块输出励磁电流给定值“^在[isd.max，isd.min]的限制范围之内， 则PI控制单元控制环节不会工作——限幅模块的输出为调节后的励磁电流给定值isdref， 因此，其与自身的差值为0，ΡΙ控制单元的输入为0，输出也为0，对电压环PI控制模块输出的励磁电流给定值isdref的调节为0，也就是不进行调节。
全文摘要
本发明公开了一种电动汽车感应电机励磁电流给定装置，在现有技术的基础上，增加了励磁电流限幅计算模块和限幅PI控制模块。在感应电机正常运行时，随着实际同步转速ωe的增大，计算出的励磁电流限幅最大值isd.max将减小。在最大电压矢量usm不变的情况下，电压环PI控制器励磁电流isdref将减小。由于励磁电流isdref的减小，感应电机的反电动势将减小，那么在母线电压uDC不变的情况下，感应电机能够升至更高的转速。此外，本发明电动汽车感应电机励磁电流给定装置省去了恒转矩区、恒功率区和恒电压区之间切换点的计算，可有效的防止因切换点计算不准造成的输出励磁电流的跳变，使得励磁电流给定值能够平缓的变化，减小因为励磁电流给定值的跳变带来的感应电机控制的抖动，增加感应电机控制的安全性。
文档编号H02P21/14GK102403950SQ20111035919
公开日2012年4月4日 申请日期2011年11月14日 优先权日2011年11月14日
发明者凡时财, 徐红兵, 王博, 郑宏 申请人:电子科技大学