用于新能源汽车永磁同步驱动电机的堵转延时方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种延时方法，具体地，涉及一种用于新能源汽车永磁同步驱动电机的堵转延时方法。
【背景技术】
[0002]在新能源汽车永磁同步驱动电机的工作过程中，经常因为车辆的大坡度连续爬坡等工况而引起永磁同步驱动电机的堵转工况。电机堵转即电机在转速为零时，仍输出转矩，因电机功率因数极低，堵转时的电流可达额定电流的七倍。堵转工况对于永磁同步电机来说，因为电机无法转动，此时三相电流有效值偏差较大，某一相电流可能处于最大值，有一定的几率导致这相绕组发热很严重，极易因此引起电机绕组过温，引起电机损毁。
【发明内容】
[0003]针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种用于新能源汽车永磁同步驱动电机的堵转延时方法，其在基本不降低堵转转矩大小的情况下，以避免堵转过程中某一相过热的情况出现，从而达到延长堵转时间的目的。
[0004]根据本发明的一个方面，提供一种用于新能源汽车永磁同步驱动电机的堵转延时方法，其特征在于，包括以下步骤:
[0005]步骤一，判断永磁同步电机是否处于堵转工况，从而判断需要采用堵转延时算法，具体为判断永磁同步电机的转子旋转频率是否< 0.1Hz，如果小于或等于0.1Hz实施堵转延时算法；如果大于0.1Hz则不实施堵转延时算法；
[0006]步骤二，将一个周期内的位置信号划分为十二个区域，用以判断永磁同步电机定子三相绕组中哪相相电流的有效值为最大以及控制角调整方向；
[0007]步骤三，通过最大转矩/电流比控制算法，计算出MTPA控制角；
[0008]步骤四，在堵转延时方法下，控制角调整量为此时的位置角度与该区域内的最小位置角度的差值X40%，并根据此时的频率再乘以一个比值参数；
[0009]步骤五，由步骤三和步骤四得出在堵转工况下的堵转控制角；
[0010]步骤六，判断此时电机是否仍处于堵转工况，如果是继续执行堵转延时策略，如果否则结束堵转控制。
[0011]优选地，所述步骤四的控制角的最大调整量为(30*40% *[(6-P*speed)/6]) °，最小为0°，speed为转速。
[0012]与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果:永磁同步电机运行在堵转工况下，在保持电机输出转矩变化不大且接近最大峰值转矩的情况下，使三相绕组上的电流有效值偏差较小，有效的减小了三相绕组上的铜损过于集中，避免某一相绕组过热烧坏，从而大大延长电机的最大堵转时间，极好地提高车辆大坡度连续爬坡能力。
【附图说明】
[0013]通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显:
[0014]图1为本发明用于新能源汽车永磁同步驱动电机的堵转延时方法的流程图。
[0015]图2为电动汽车用永磁同步电机A、B、C三相电流值的示意图，虚线为一个周期内二相电流的最大幅值。
[0016]图3为堵转延时算法说明框图。
[0017]图4为通过MATLAB仿真的永磁同步电机三相绕组电流在实施堵转延时方法前后的对比图，其中IA，IB, IC永磁同步电机在堵转工况下，A相电流堵转电流为幅值的最大值时的A、B、C三相电流，IAA, IBB, ICC为实施堵转延时方法后的电流值。可以看出实施延时方法后A相电流IAA小于之前的A相电流IA。
[0018]图5为通过MATLAB仿真的永磁同步电机三相绕组发热量在实施堵转延时方法前后的对比图，其中QA，QB, QC为实施延时方法之前的三相绕组发热量随堵转时间的变化值，QAA, QBB, QCC为实施后的绕组发热量值。
[0019]图6为不同控制角下，A相电流(三相电流中的最大值)与转矩的减小百分比比较的示意图。
【具体实施方式】
[0020]下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
[0021]如图1所示，本发明用于新能源汽车永磁同步驱动电机的堵转延时方法(以下简称为“堵转延时算法”)包括以下步骤:
[0022]步骤一，判断永磁同步电机是否处于堵转工况，从而判断需要采用堵转延时算法，具体为判断永磁同步电机的转子旋转频率是否< 0.1Hz，如果小于或等于0.1Hz实施堵转延时算法；如果大于0.1Hz则不实施堵转延时算法。由转速speed与频率f之间的关系:speed = 60f/p，可以通过检测转子转速是否speed ( (6/p)(其中P为电机极对数)来判断是否为堵转工况。由式speed = 60f/p可以推导出频率f = speed*p/60，将堵转工况f ^ 0.1Hz 代入可得 speed ^ (6/p)。
[0023]步骤二，将一个周期内的位置信号划分为十二个区域，如图2所示，用以判断永磁同步电机定子三相绕组A、B、C中哪相相电流的有效值为最大以及控制角调整方向，具体步骤如下:首先令η = O (η为设置的值，用以判断此时位置信号的相位处于哪一个区域)，通过式|Posit1n_n*30 I < 30可知，当符合上式条件时可以按照图2所示查表得知此时A、B、C中哪相相电流的有效值为最大以及控制角调整方向，如果|PoSit1n-n*30|>30，令η =η+2，直到得到满足式Posit1n-n*30 ( 30时的η值。
[0024]步骤三，通过最大转矩/电流比(MTPA)控制算法，计算出MTPA控制角Theta^。
[0025]步骤四，在堵转延时方法下，控制角调整量Theta"为此时的位置角度Positon与该区域内的最小位置角度的差值Χ40%，并根据此时的频率再乘以一个比值参数；此时控制角的最大调整量为(30*40% *K6-P*speed)/6])°，最小为0° ο
[0026]步骤五，由步骤三和步骤四可以得出在堵转工况下的堵转控制角Theta =Thetar -Theta"。通过改变堵转控制角，可以改变电机定子电流幅值，同时改变电机输出转矩，可以保持电机输出转矩变化不大，且接近最大峰值转矩。电机三相绕组在此策略下进行堵转控制，不会导致某一相发热严重的现象，而是三相的发热现象比较平均，这将大大延长电机的最大堵转时间。
[0027]步骤六，判断此时电机是否仍处于堵转工况，即判断是否满足“电机转速Speed ==O ? ”，如果是继续执行堵转延时策略，如果否则结束堵转控制。
[0028]永磁同步电机的定子电流的幅值和角度会按照图1所示的方法实时改变。在永磁同步电机的定子电流幅值和角度变化的同时，可以保持电机输出转矩变化不大，且接近最大峰值转矩。电机三相绕组在此策略下进行堵转控制，不会导致某一相发热严重的现象，而是三相的发热现象比较平均，这将大大延长电机的最大堵转时间。
[0029]如图4、图5、图6所示通过MATLAB仿真方法可知改变电机控制角度，改变电机定子电流幅值，可以有效的平衡永磁同步电机定子三相绕组的电流有效值，避免电机定子发热量集中在一相上。在电机定子电流幅值和角度变化的同时，可以保持电机输出转矩变化不大，且接近最大峰值转矩。
[0030]在电机转子堵转的工况下，电机控制器通过实时改变电机定子电流以及电流控制角度，可以使三相绕组上的电流有效值偏差较少。电机控制器采用此策略可以有效减小三相绕组上产生的铜损过于集中，避免了某一相过热现象的出现。首先堵转过程中某一相过热这种情况是因为这一相得相电流过大，要避免这种情况就需要减小这一相的相电流，由图2可以看出调整控制角可以使电机绕组三相电流幅值相对均衡(没有哪一相幅值特别大)，这样就确保了不会使某一相过热的情况出现，而是三相的发热均衡，最大限度的延长了堵转的时间。
[0031]以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。
【主权项】
1.一种用于新能源汽车永磁同步驱动电机的堵转延时方法，其特征在于，包括以下步骤: 步骤一，判断永磁同步电机是否处于堵转工况，从而判断需要采用堵转延时算法，具体为判断永磁同步电机的转子旋转频率是否< 0.1Hz，如果小于或等于0.1Hz实施堵转延时算法；如果大于0.1Hz则不实施堵转延时算法； 步骤二，将一个周期内的位置信号划分为十二个区域，用以判断永磁同步电机定子三相绕组中哪相相电流的有效值为最大以及控制角调整方向； 步骤三，通过最大转矩/电流比控制算法，计算出MTPA控制角； 步骤四，在堵转延时方法下，控制角调整量为此时的位置角度与该区域内的最小位置角度的差值X40%，并根据此时的频率再乘以一个比值参数； 步骤五，由步骤三和步骤四得出在堵转工况下的堵转控制角； 步骤六，判断此时电机是否仍处于堵转工况，如果是继续执行堵转延时策略，如果否则结束堵转控制。2.根据权利要求1所述的用于新能源汽车永磁同步驱动电机的堵转延时方法，其特征在于，所述步骤四的控制角的最大调整量为(30*40% *[(6-P*speed)/6]) °，最小为0°，speed为转速。
【专利摘要】本发明提供了一种用于新能源汽车永磁同步驱动电机的堵转延时方法，包括以下步骤：步骤一，判断永磁同步电机是否处于堵转工况；步骤二，将一个周期内的位置信号划分为十二个区域；步骤三，计算出MTPA控制角；步骤四，控制角调整量为此时的位置角度与该区域内的最小位置角度的差值×40％，并根据此时的频率再乘以一个比值参数；步骤五，得出在堵转工况下的堵转控制角；步骤六，判断此时电机是否仍处于堵转工况，如果是继续执行堵转延时策略，如果否则结束堵转控制。本发明在基本不降低堵转转矩大小的情况下，以避免堵转过程中某一相过热的情况出现，从而达到延长堵转时间的目的。
【IPC分类】H02P6/00
【公开号】CN104993743
【申请号】CN201510192217
【发明人】鲍绪文
【申请人】上海力信电气技术有限公司
【公开日】2015年10月21日
【申请日】2015年4月20日