一种永磁同步电机关管状态下定子绕组电流状态判断方法

本发明涉及电机控制领域，特别涉及一种永磁同步电机关管状态下定子绕组电流状态判断方法。

背景技术：

1、关管模式freewheel是将逆变器的6个开关器件全部关断，这种情况下，igbt绝对不会导通，分析的时候可以不用考虑igbt，但是igbt反并联的二极管存在导通的可能，这时候逆变器其实等效为三相不控整流电路，当电机转速较低时，电机的反电动势幅值比较小，电机线电压小于母线电压udc，二极管无法导通，整个回路之间不会产生电流，就不存在能量交互。随着转速升高，电机反电动势幅值跟随升高，当反电势幅值超过母线电压之后，二极管就会导通，开始进入不控整流，不控整流状态大体可以分为两个阶段：电流断续阶段和电流连续阶段。

2、电流断续阶段：当反电势幅值超过母线电压不太多时，因为永磁同步电机的反电势是交流电压，所以当反电势瞬时值超过母线电压，二极管就会导通，使电感上的电流增大，当反电势瞬时值小于母线电压时，电感上的电流就会减小，直到电流减小到0后，二极管再次关断，这时候电机三相电流是断续的，随着电机转速的升高，电流断续时间逐渐缩短，同时电流大小逐渐增大，电机输出发电转矩增大，母线电流增大，电机往母线回馈的功率增大(这里的反电势要按线电压来考虑)。

3、电流连续阶段：随着转速升高到一定之后，电流断续时间缩短到0，此时电机的三相电流将进入连续状态，变为连续的交流电流。

4、现有技术中没有确定电机不控整流状态，以及不同电机不控整流状态下电机的控制策略，电机控制的精确性不高。

技术实现思路

1、本发明目的是：为了更好的确定电机不控整流状态，基于igbt的工作原理，确定导通的临界值，从而确定了电机控制的状态，提高了电机控制的精确性。

2、本发明的技术方案是：

3、一种永磁同步电机关管状态下定子绕组电流状态判断方法，包括：

4、推导电机的反电动势的临界值；

5、当反电势小于临界值时，定子绕组中没有电流流过；当反电势大于临界值时，定子绕组中有电流流过。

6、优选的，推导反电动势的临界值的方法为：

7、关管状态下6个igbt管都关断，只有各igbt管反并联的二极管可导通；

8、从电机侧向逆变器侧看，等效为一个电容滤波的三相不可控整流电路；

9、电机侧为三相正弦反电动势，逆变器侧为6个二极管和母线电容；

10、当一对二极管导通时，输出直流电压ud等于交流侧电压中最大的一个uab；

11、以线电压uab的过零点为时间坐标的零点，得到当整流电压连续时的平均值；

12、进而推导出所要求的临界值。

13、优选的，所述输出直流电压ud的输出轨迹为一条包络线，ud的波形在一个周期内波动6次，且每次脉动的波形相同，因此在计算其平均值时，只需对一个脉波进行计算即可，以线电压uab的过零点为时间坐标的零点，于是可得当整流电压连续时的平均值：

14、

15、式中，u为反电动势的有效值。

16、优选的，推导出所要求的临界值：当反电动势时，定子绕组中不流过电流；当反电动势时，定子绕组中有电流流过。

17、本发明的优点是：

18、本发明可以确定电机不控整流状态，确定不同电机不控整流状态下电机的控制策略，防止igbt烧毁。

技术特征：

1.一种永磁同步电机关管状态下定子绕组电流状态判断方法，其特征在于，判断方法包括：

2.根据权利要求1所述的永磁同步电机关管状态下定子绕组电流状态判断方法，其特征在于，推导反电动势的临界值的方法为：

3.根据权利要求2所述的永磁同步电机关管状态下定子绕组电流状态判断方法，其特征在于，所述输出直流电压ud的输出轨迹为一条包络线，ud的波形在一个周期内波动6次，且每次脉动的波形相同，因此在计算其平均值时，只需对一个脉波进行计算即可，以线电压uab的过零点为时间坐标的零点，于是可得当整流电压连续时的平均值：

4.根据权利要求3所述的永磁同步电机关管状态下定子绕组电流状态判断方法，其特征在于，推导出所要求的临界值：当反电动势时，定子绕组中不流过电流；当反电动势时，定子绕组中有电流流过。

技术总结
本发明公开了一种永磁同步电机关管状态下定子绕组电流状态判断方法，包括：推导电机的反电动势的临界值；当反电势小于临界值时，定子绕组中没有电流流过；当反电势大于临界值时，定子绕组中有电流流过。本发明从电机侧向逆变器侧看，等效为一个电容滤波的三相不可控整流电路；电机侧为三相正弦反电动势，逆变器侧为6个二极管和母线电容；当一对二极管导通时，输出直流电压Ud等于交流侧电压中最大的一个Uab；本发明以线电压Uab的过零点为时间坐标的零点，得到当整流电压连续时的平均值，进而推导出临界值。本发明基于IGBT的工作原理，确定导通的临界值，从而确定了电机控制的状态，提高了电机控制的精确性。

技术研发人员：董雄鹤,江涛,迟达
受保护的技术使用者：清华大学苏州汽车研究院（吴江）
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12