自适应调节永磁同步电机转矩控制的方法与流程

本发明涉及永磁同步电机领域，具体涉及一种自适应调节永磁同步电机转矩控制的方法。

背景技术：

1、永磁同步电动机以永磁体提供励磁，使电动机结构较为简单，降低了加工和装配费用，且省去了容易出问题的集电环和电刷，提高了电动机运行的可靠性；又因无需励磁电流，没有励磁损耗，提高了电动机的效率和功率密度。

2、目前，用于永磁同步电机在纯电动汽车和混合动力汽车中被广泛运用，其主要控制功能有转矩控制和转速控制，而转速控制是以转矩控制为基础进行转速闭环pid调节实现。转矩控制是基于当前母线电压、电机实际转速、控制目标转矩查两张电流三维表，分别查表得出直轴目标电流交轴目标电流两张三位表的数据通过台架试验获取。永磁同步电机在纯电动汽车和混合动力汽车中作为主要的驱动单元或发电单元，需要实现高精度、高动态性能的转矩或转速控制。由此可见，永磁同步电机转矩控制精度直接影响整车的动力性和经济性，甚至影响整车的行车安全，如果转矩控制出现错误，极易引起整车非预期加速、非预期减速。

3、目前国内外的永磁同步转矩控制控制系统，均采用开环控制：根据当前母线电压、电机实际转速、控制目标转矩查两张电流三维表，分别查表得出直轴目标电流交轴目标电流两张电流三维表，或者采用电机转矩特性的仿真值，或者通过台架实验获取单一/有限的提样本量实测值，难以保证永磁同步电机转矩控制的准确性，仍然会有转矩控制误差大的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是针对现有技术对应的不足，提供一种自适应调节永磁同步电机转矩控制的方法，在没有额外增加硬件的情况下对永磁同步电机实际转矩进行准确估算，并根据估算的结果对永磁同步电机控制转矩进行自适应调节。

2、本发明的目的是采用下述方案实现的：

3、一种自适应调节永磁同步电机转矩控制的方法，包括以下步骤：

4、1)基于电动、发电工况，根据实际直轴电流id和交轴电流iq，估算永磁同步电机当前实际转矩tactual；

5、2)根据当前电机控制目标转矩tcommand和电机估算的实际转矩tactual，计算转矩差值δt；

6、3)当永磁同步电机控制目标转矩tcommand和估算的实际转矩tactual的转矩差值δt在设定的控制误差区间保持且持续时间不小于自适应调节时间阈值时，按照下列步骤对控制目标转矩进行自适应调节：

7、3-1)根据永磁同步电机当前目标扭矩的直轴目标电流id-command、当前估算的实际扭矩的直轴目标电流id-actual和直轴自调节系数kd-p，计算初始直轴自调节参数id-init；根据永磁同步电机当前目标扭矩的交轴目标电流iq-command、当前估算的实际扭矩的交轴目标电流iq-actual和交轴自调节系数kq-p，计算初始交轴自调节参数iq-init；

8、3-2)根据初始直轴自调节参数id-init和直轴滤波系数fd-c，对初始直轴自调节参数进行滤波，计算直轴滤波自调节参数id-grad；根据初始交自调节参数iq-init和交轴滤波系数fq-c，对初始交轴自调节参数进行滤波，计算交轴滤波自调节参数iq-grad；

9、3-3)根据直轴滤波自调节参数id-grad、直轴最小自调节参数限制id-modifymin和直轴最大自调节参数限制id-modifymax，对直轴滤波自调节参数进行限制，计算直轴限制自调节参数id-limt；根据交轴滤波自调节参数iq-grad、交轴最小自调节参数限制iq-modifymin和交轴最大自调节参数限制iq-modifymax，对交轴滤波自调节参数进行限制，计算交轴限制自调节参数iq-limt；

10、3-4)根据直轴限制自调节参数id-limt、交轴限制自调节参数iq-limt、当前目标扭矩的直轴目标电流id-command、当前目标扭矩的交轴目标电流iq-command和最大限制电流is-max计算直轴自调节参数id-modify、交轴自调节参数iq-modify；

11、3-5)根据直轴自调节参数id-modify、交轴自调节参数iq-modify、当前目标扭矩的直轴目标电流id-command、当前目标扭矩的交轴目标电流iq-command，计算当前转矩的直轴电流表和交轴电流表并进行更新。

12、本发明的优点在于以下几点：

13、1.本发明台架试验获取实际转矩第一双参数表和第二双参数表并区分电动和发电工况，通过永磁同步电机当前实际直轴电流id和实际交轴电流iq查表预估当前实际转矩，相比传统增加传感器的做法，在保证实际转矩估算精度的前提下，大大降低了系统成本。

14、2.本发明通过对电机转矩差阈值区间、电机温度阈值区间、电机与最小转矩差阈值区间、电机与最大转矩差阈值区间、目标转矩变化斜率阈值区间的判断，对较大控制误差进行识别，在满足一定条件下才进行转矩控制自适应调节，提高了转矩自调节的稳定性。

15、3.本发明通过对自调节转矩上限、下限限制和永磁同步电机当前最大、最小转矩限制的判断，在保证转矩自调节能力的基础上，进一步提高了自调节系统的准确性和稳定性。

16、4.本发明通过对转矩电流表自调节，相比基于转矩的闭环控制，在保证实际转矩估算精度的前提下，大大提高了系统响应。

17、5.在不增加系统成本的前提下，提高了整个系统的转矩控制精度和转矩响应。

技术特征：

1.一种自适应调节永磁同步电机转矩控制的方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述自适应调节永磁同步电机转矩控制的方法，其特征在于，步骤1)中，按照下列步骤估算永磁同步电机当前实际转矩tactual：

3.根据权利要求1所述自适应调节永磁同步电机转矩控制的方法，其特征在于，步骤3)中，按照下列步骤判断永磁同步电机转矩维持在设定的控制误差区间：

4.根据权利要求1所述自适应调节永磁同步电机转矩控制的方法，其特征在于，所述初始直轴自调节参数id-init、初始交轴自调节参数iq-init的计算公式如下：

5.根据权利要求1所述自适应调节永磁同步电机转矩控制的方法，其特征在于，步骤3-2)中，所述直轴滤波自调节参数id-grad、交轴滤波自调节参数iq-grad的计算公式如下：

6.根据权利要求1所述自适应调节永磁同步电机转矩控制的方法，其特征在于，所述直轴限制自调节参数id-limt、交轴限制自调节参数id-limt的计算公式如下：

7.根据权利要求1所述自适应调节永磁同步电机转矩控制的方法，其特征在于，所述直轴自调节参数id-modify、交轴自调节参数iq-modify按照下列公式进行计算：

8.根据权利要求1所述自适应调节永磁同步电机转矩控制的方法，其特征在于，所述直轴电流表交轴电流表按照下列公式进行计算并对电流表更新：

技术总结
本发明公开了一种自适应调节永磁同步电机转矩控制的方法，包括以下步骤：1)基于工况估算当前电机实际转矩；2)计算实际转矩与目标转矩差值；3)当永磁同步电机转矩维持较大控制误差的持续时间不小于自适应调节时间阈值时，按照下列步骤对永磁同步电机控制目标转矩进行自适应调节：3‑1)计算初始直轴自调节参数i<subgt;d‑init</subgt;和交轴自调节参数i<subgt;q‑init</subgt;；3‑2)对初始自调节参数进行滤波，计算直轴滤波自调节参数i<subgt;d‑grad</subgt;和交滤波自调节参数i<subgt;d‑grad</subgt;。本发明在没有额外增加硬件的情况下对永磁同步电机实际转矩进行准确估算，并根据估算的结果对永磁同步电机控制转矩进行自适应调节。

技术研发人员：舒玉春,李益华,王丁,方世杰,赵秋林,林远宗
受保护的技术使用者：重庆青山工业有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13