一种电机高速MPTV防失控调节方法、设备存储介质与流程

一种电机高速mptv防失控调节方法、设备存储介质
技术领域
1.本发明涉及永磁体防失稳技术领域，尤其是涉及一种永磁同步电机高速最大转矩电压比控制方式(mptv)防失控调节方法及设备。


背景技术：

2.近年来电动汽车发展迅速，而永磁同步电机由于功率密度高，转动惯量低，效率高等优点被广泛应用于电动汽车领域。
3.高控制性能和高可靠性的电机控制器成为了当前的发展趋势。尤其是高速弱磁段控制的稳定性更是汽车舒适性与安全性的必要条件。由于永磁同步电机的磁链会随着转子温度发生变化，因此在高速弱磁段所能实现的峰值转矩与峰值功率也会随着转子温度的变化而变化，那么对于外特性的限制也需要随之相应的进行变化从而保证外特性附近的控制稳定性。但是，实际工程应用当中，转子温度无法直接监测到，虽然存在利用定子温度代替转子温度去修正外特性限值的方法，但是定子温度无法准确反应转子温度，所以很难实现精准的外特性限制。目前也存在转子温度估算的方法，但是转子温度估算也会存在一定误差，而且转子温度估算的开发成本相对较高。因此，为了保证高速弱磁段外特性附近控制的稳定性与鲁棒性，如何在能尽可能实现外特性的同时，又不会因为转子温度的变化或者电机控制参数误差产生控制失控的风险成为了一大难题。


技术实现要素：

4.本发明的目的就是为了克服上述困难，提供一种永磁同步电机高速mptv防失控调节方法及设备。
5.本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
6.作为本发明的第一方面，提供一种电机高速mptv防失控调节方法，包括离线计算部分和在线调节部分，其中，
7.离线计算部分包括以下步骤：
8.获取电机参数；根据dq轴电压与转矩公式，计算不同电压不同转速下，电动与发电模式下所能达到的峰值转矩点对应的dq轴电压相角，将电压相角计算结果集成在离线计算结果表中；
9.所述在线调节部分包括以下步骤：
10.实时采集母线电压与电机转速；
11.在mptv弱磁区域，基于母线电压与电机转矩查询离线计算结果表，获取对应模式下的dq轴相角限值；
12.将获取得到的电压相角限值与实际运行电压相角作为pi调节器的输入，通过角度pi调节器得到外特性调节量；
13.将外特性调节量加到外特性限制上。
14.进一步的，所述电机参数包括dq轴电感、磁链和定子电阻。
15.进一步的，所述电机参数通过标定获取，并将电动与发电模式分开计算，仿真估算设置电机为低温状态。
16.进一步的，所述离线计算部分具体为：通过电压极限圆与电流极限圆的限制，筛选不同电压不同转速下所能达到的最大转矩值，并计算处其所对应的dq轴电压相角，并集成为一个离线计算结果表。
17.进一步的，所述dq轴电压与转矩公式如下所示：
[0018][0019]
式中，te为转矩，ud和uq分别表示d轴与q轴电压，iq和id分别表示d轴与q轴电流，ld和lq分别表示d轴与q轴电感，rs表示定子电阻，p表示电机极对数，wr表示电机角速度，flux
magnet
表示永磁体磁链。
[0020]
进一步的，所述dq轴电压相角限值分别根据电动与发电模式分别获取。
[0021]
进一步的，对所述pi调节器输出做限幅处理，若处于电动状态，外特性调节量不大于0，若处于发电状态，外特性限制量不小于0。
[0022]
进一步的，所述外特性的动态调节同样考虑电动与发电状态，根据当前模式去更新相应的外特性限制。
[0023]
作为本发明的第二方面，提供一种电子设备，包括：
[0024]
一个或多个处理器；
[0025]
存储器，用于存储一个或多个程序；
[0026]
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如上所述的防失控调节方法。
[0027]
作为本发明的第二方面，提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述防失控调节方法的步骤。
[0028]
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
[0029]
1)本发明所提供的方法没有用到不易观测到的转子温度，在某些工程应用可以省去转子温度估算的开发成本，在某些具有转子温度估算的工程应用中消除估算精度的影响；
[0030]
2)该技术分为离线计算与在线调节两部分，通过离线计算得到dq轴电压相角，避免在线计算带来的负荷率提升问题；
[0031]
3)该技术具有较好的鲁棒性，即使电机参数存在偏差，dq轴电压相角调节环能在一定程度消除参数误差带来的影响；
[0032]
4)由于电动与发电状态的不对称性，该技术分别对电动状态与发电状态的dq轴相角限制进行计算；
[0033]
5)该技术通过dq电压钳位，能在转子温度变化或电流环动态调节过程中有效地将外特性调节到可控的范围内，避免失控情况的发生。
附图说明
[0034]
图1为本发明永磁同步电机高速mptv防失控调节方法流程示意图。
具体实施方式
[0035]
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
[0036]
实施例1
[0037]
一种新能源汽车永磁同步电机高速最大转矩电压比控制方式(mptv)防失控调节方法，利用了在固定转速与固定母线电压的情况下随电动转矩增大或发电转矩增大，dq轴电压相角的变化存在单调递减或递增的特性。即在峰值转矩处，会存在一个相角极值，将该值作为pi调节器参考量，实时dq轴相角作为pi调节器反馈量，生成外特性调节量，并以此动态调节外特性限制，从而实现高速外特性点控制的稳定性与鲁棒性。该策略只有在当前相角超限了以后才会起作用，正常状态不会引起外特性的调节。
[0038]
本策略包含离线计算和在线调节两部分：
[0039]
离线计算部分：
[0040]
(1.1)基于dq轴电感，磁链，定子电阻等电机相关参数，根据dq轴电压与转矩公式，计算不同电压不同转速，电动与发电模式下所能达到的峰值转矩点对应的dq轴电压相角，并将其集成在可搜索的表格中。
[0041]
具体的，所述离线计算步骤所需要用到的dq轴电压与转矩公式如下式所示：
[0042][0043]
式中，te为转矩，ud和uq分别表示d轴与q轴电压，iq和id分别表示d轴与q轴电流，ld和lq分别表示d轴与q轴电感，p表示电机极对数，wr表示电机角速度，flux
magnet
表示永磁体磁链。
[0044]
通过电压极限圆与电流极限圆的限制，筛选不同电压不同转速下所能达到的最大转矩值(电动/发电)，并计算处其所对应的dq轴电压相角，并集成为一个易于查找的表格。
[0045]
在线调节部分：
[0046]
(2.1)实时采集母线电压与电机转速；
[0047]
(2.2)在mptv弱磁区域，通过采样母线电压与电机转矩查离线计算得到的表，获取对应模式下的dq轴相角限值；
[0048]
(2.3)通过角度pi调节器得到外特性调节量，步骤(2.2)中得到的电压相角限值与实际运行电压相角作为pi调节器的输入；
[0049]
(2.4)将外特性调节量加到外特性限制上，从而实现外特性限制的动态调节；上述各步骤还包括以下特点：
[0050]
所述的离线计算步骤(1.1)中的电机参数需要通过标定获取，并将电动与发电模式分开计算，仿真估算需要设置电机为低温状态；
[0051]
所述的在线调节步骤(2.2)中分别根据电动与发电模式分别获取对应的dq轴电压相角限值；
[0052]
所述的在线调节步骤(2.3)中需要对pi调节器输出做限幅处理，若处于电动状态，外特性调节量不大于0，若处于发电状态，外特性限制量不小于0；
[0053]
所述的在线调节步骤(2.4)中外特性的动态调节同样需要考虑电动与发电状态，根据当前模式去更新相应的外特性限制；
[0054]
图1所示为本发明的在线调节的控制框图，完成外特性限制的动态调节，根据实时母线电压与电机转速，查表得到电动或发电状态下的dq轴电压相角限值并将其作为参考量输入到pi调节器中，θ为实时计算得到的dq轴电压相角，其作为pi调节器的反馈输入。经过pi限幅计算以后得到外特性调节量t_adjust,将其加在原有t_limitation上生成t_limitation_adjust以实现外特性限制的动态调节。当电动模式下，随着转子温度提高，永磁体磁链减小，高速弱磁段的外特性减小，若还按照固有的t_limitation去限制并输出峰值转矩，必然会导致dq轴电压相角随着单调特性不断加大，最终导致失控。通过本发明在线调节的部分可以在电压相角超过限制的时候，通过外特性调节量将外特性限制减少至t_limitation_adjust，从而将系统维持在可控状态。
[0055]
一种新能源汽车永磁同步电机高速mptv防失控策略，利用dq轴电感、永磁体磁链等电机参数计算不同电压不同转速下电动与发电模式峰值转矩对应的dq轴电压相角限制，通过角度的pi调节器去调节外特性限制，
[0056]
(1)该技术没有用到不易观测到的转子温度，在某些工程应用可以省去转子温度估算的开发成本，在某些具有转子温度估算的工程应用中消除估算精度的影响；
[0057]
(2)该技术分为离线计算与在线调节两部分，通过离线计算得到dq轴电压相角，避免在线计算带来的负荷率提升问题；
[0058]
(3)该技术具有较好的鲁棒性，即使电机参数存在偏差，dq轴电压相角调节环能在一定程度消除参数误差带来的影响；
[0059]
(4)由于电动与发电状态的不对称性，该技术分别对电动状态与发电状态的dq轴相角限制进行计算；
[0060]
(5)该技术通过dq电压钳位，能在转子温度变化或电流环动态调节过程中有效地将外特性调节到可控的范围内，避免失控情况的发生。
[0061]
实施例2
[0062]
作为本发明的第二方面，本技术还提供一种电子设备，包括：一个或多个处理器；存储器，用于存储一个或多个程序；当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如上述防失控策略方法。除了所述的处理器、存储器以及接口之外，实施例中装置所在的任意具备数据处理能力的设备通常根据该任意具备数据处理能力的设备的实际功能，还可以包括其他硬件，对此不再赘述。
[0063]
实施例3
[0064]
作为本发明的第三方面，本技术还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，该指令被处理器执行时实现如上述防失控策略方法。所述计算机可读存储介质可以是前述任一实施例所述的任意具备数据处理能力的设备的内部存储单元，例如硬盘或内存。所述计算机可读存储介质也可以是外部存储设备，例如所述设备上配备的插接式硬
盘、智能存储卡(smart media card，smc)、sd卡、闪存卡(flash card)等。进一步的，所述计算机可读存储介还可以既包括任意具备数据处理能力的设备的内部存储单元也包括外部存储设备。所述计算机可读存储介质用于存储所述计算机程序以及所述任意具备数据处理能力的设备所需的其他程序和数据，还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
[0065]
上述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0066]
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依据本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理、或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在权利要求书所确定的保护范围内。

技术特征：
1.一种电机高速mptv防失控调节方法，其特征在于，包括离线计算部分和在线调节部分，其中，离线计算部分包括以下步骤：获取电机参数；根据dq轴电压与转矩公式，计算不同电压不同转速下，电动与发电模式下所能达到的峰值转矩点对应的dq轴电压相角，将电压相角计算结果集成在离线计算结果表中；所述在线调节部分包括以下步骤：实时采集母线电压与电机转速；在mptv弱磁区域，基于母线电压与电机转矩查询离线计算结果表，获取对应模式下的dq轴相角限值；将获取得到的电压相角限值与实际运行电压相角作为pi调节器的输入，通过角度pi调节器得到外特性调节量；将外特性调节量加到外特性限制上。2.根据权利要求1所述的一种电机高速mptv防失控调节方法，其特征在于，所述电机参数包括dq轴电感、磁链和定子电阻。3.根据权利要求2所述的一种电机高速mptv防失控调节方法，其特征在于，所述电机参数通过标定获取，并将电动与发电模式分开计算，仿真估算设置电机为低温状态。4.根据权利要求1所述的一种电机高速mptv防失控调节方法，其特征在于，所述离线计算部分具体为：通过电压极限圆与电流极限圆的限制，筛选不同电压不同转速下所能达到的最大转矩值，并计算处其所对应的dq轴电压相角，并集成为一个离线计算结果表。5.根据权利要求1所述的一种电机高速mptv防失控调节方法，其特征在于，所述dq轴电压与转矩公式如下所示：式中，t
e
为转矩，i
d
和u
q
分别表示d轴与q轴电压，i
q
和i
d
分别表示d轴与q轴电流，l
d
和l
q
分别表示d轴与q轴电感，r
s
表示定子电阻，p表示电机极对数，w
r
表示电机角速度，flux
magnet
表示永磁体磁链。6.根据权利要求1所述的一种电机高速mptv防失控调节方法，其特征在于，所述dq轴电压相角限值分别根据电动与发电模式分别获取。7.根据权利要求6所述的一种电机高速mptv防失控调节方法，其特征在于，对所述pi调节器输出做限幅处理，若处于电动状态，外特性调节量不大于0，若处于发电状态，外特性限制量不小于0。8.根据权利要求6所述的一种电机高速mptv防失控调节方法，其特征在于，所述外特性的动态调节同样考虑电动与发电状态，根据当前模式去更新相应的外特性限制。9.一种电子设备，其特征在于，包括：一个或多个处理器；
存储器，用于存储一个或多个程序；当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如权利要求1-8任一项所述的防失控调节方法。10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-8任一项所述防失控调节方法的步骤。

技术总结
本发明涉及一种电机高速MPTV防失控调节方法、设备存储介质，包括离线计算部分和在线调节部分。离线计算部分为：获取电机参数；计算不同电压不同转速下，所能达到的峰值转矩点对应的dq轴电压相角，将电压相角集成在离线计算结果表；在线调节部分为：实时采集母线电压与电机转速；在MPTV弱磁区域，查询离线计算结果表获取dq轴相角限值；将获取的电压相角限值与实际运行电压相角作为PI调节器的输入，得到外特性调节量并将外特性调节量加到外特性限制上。本发明分为离线计算与在线调节两部分，避免在线计算带来的负荷率提升；并通过dq电压钳位，在转子温度变化或电流环动态调节过程中将外特性调节到可控范围内，避免失控情况的发生。生。生。


技术研发人员：耿超 韩钟辉 凌刚 周志康
受保护的技术使用者：博格华纳驱动系统（苏州）有限公司
技术研发日：2023.06.14
技术公布日：2023/9/23