一种异步电机弱磁控制方法、装置及控制器与流程

本发明属于电机控制领域，具体涉及了一种异步电机弱磁控制方法、装置及控制器。

背景技术：

1、异步电机因其优秀的弱磁能力使得其在电动汽车场合被广泛应用。通过减小磁场来进一步提升电机转速，使其高于额定转速，该升速方式也称为弱磁控制。而传统的1/ωr弱磁方案令电机在高于额定转速时使转子磁场和电机转速成反比变化，实现弱磁控制，该方式难以准确把握电机进入弱磁运行的时刻，通过比较实际转速与设定的预期的固定转速值的大小，通常会使得电机提前进入弱磁状态，无法充分利用铁芯。其次，该方案在电机负载运行时给定励磁电流偏大，无法输出最大转矩，因而调速范围不宽且动态响应较差。传统的1/ωr弱磁方案难以满足电动汽车这一需要对驱动电机高性能控制的场合。

2、因此，亟需一种适合的弱磁控制方案，以满足电动汽车对驱动电机高性能控制的场合。

技术实现思路

1、鉴于以上现有技术的缺点，本发明的目的在于一种异步电机弱磁控制方法、装置及控制器，以解决现有的1/ωr弱磁方案难以满足电动汽车这一需要对驱动电机高性能控制场合的问题。

2、为实现上述目的及其它相关目的，本发明提出一种异步电机弱磁控制方法，其特征在于，包括：

3、获取励磁电流给定值、励磁电流实际值、转矩电流给定值、转矩电流实际值，并经过电流调节器进行控制处理得到给定电压；

4、将所述给定电压进行空间矢量调制，得到逆变器对应的控制信号；

5、根据所述控制信号控制逆变器以驱动电机；

6、其中，所述励磁电流给定值为励磁电流额定值加上电压闭环输出值的值，所述电压闭环输出值为优化参考电压与上一周期的给定电压之差经过比例积分调节以及限幅器处理得到，所述优化参考电压为空载电压与负载电压按照正交模式构成。

7、在本发明的一个实施例中，所述优化参考电压为空载电压与负载电压按照正交模式构成的步骤包括：

8、获取最大电压、空载电压占比和负载电压占比，并对其正交处理以得到所述优化参考电压。

9、在本发明的一个实施例中，所述空载电压占比为定子电感与互感的比值、同步角速度、转子磁链的乘积和线性调制方式下逆变器所能输出的最大电压的比值。

10、在本发明的一个实施例中，获取所述同步角速度的步骤包括：

11、获取转矩电流实际值、互感、转子磁链、实际转矩和实际转速；

12、根据转矩电流实际值、互感、转子磁链和实际转矩得到转差角速度；

13、将所述转差角速度加上所述实际转速的和为所述同步角速度。

14、在本发明的一个实施例中，所述优化参考电压为1与空载电压占比平方的差值和负载占比平方之间的乘积，再加上空载电压占比平方的所得和的二分之一乘以线性调制方式下逆变器所能输出的最大电压所得到的值。

15、在本发明的一个实施例中，获取所述励磁电流实际值和所述转矩电流实际值的步骤包括：

16、通过对定子电流进行采样获取定子电流采样值；

17、对所述定子电流采样值进行坐标变换，得到所述励磁电流实际值及所述转矩电流实际值。

18、在本发明的一个实施例中，获取所述转矩电流给定值的步骤包括：

19、获取最大转速和实际转速，并将其差值经积分调节及限幅处理得到第一输出值；

20、获取给定转矩，并将其比例转换、限幅处理得到第二输出值；

21、将第一输出值和所述第二输出值相加得到初步转矩电流给定值；

22、将所述初步转矩电流给定值进行限幅处理得到所述转矩电流给定值，其中所述初步转矩电流给定值进行限幅处理的上限为电流限制值和最大转差限制值中的较小值。

23、本发明还提出一种异步电机弱磁控制装置，包括：

24、给定电压获取模块，用于获取励磁电流给定值、励磁电流实际值、转矩电流给定值、转矩电流实际值，并经过电流调节器进行控制处理得到给定电压；

25、调制波生成模块，用于将所述给定电压进行空间矢量调制，得到逆变器对应的控制信号；

26、弱磁控制模块，用于根据所述控制信号控制逆变器以驱动电机；

27、优化参考电压获取模块，用于对空载电压与负载电压按照正交模式处理获取优化参考电压。

28、在本发明的一个实施例中，所述给定电压获取模块包括：

29、给定值获取模块用于根据励磁电流额定值和电压闭环输出值获取励磁电流给定值以及用于根据最大转速、实际转速以及给定转矩获取转矩电流给定值；

30、实际值获取模块，实际值获取模块包括电流采样模块和坐标转换模块，电流采样模块用于通过对定子电流进行采样获取定子电流采样值；坐标转换模块用于对所述定子电流采样值进行坐标变换，得到所述励磁电流实际值及所述转矩电流实际值。

31、本发明还提出一种控制器，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述实施例中任一项所述的异步电机弱磁控制方法的步骤。

32、本发明提出一种异步电机弱磁控制方法、装置及控制器，能够使异步电机在高速弱磁运行状态下，实现电流矢量dq轴分量的合理分配、实现电压矢量的合理给定、实现最大转矩输出，进而实现高性能弱磁控制。

33、本发明提出一种异步电机弱磁控制方法、装置及控制器，针对传统电压闭环方式的弱磁控制在电机动态过程中存在电压裕度不足、电流调节器短暂失效的情况，通过将传统恒定参考电压模式调整为优化参考电压模式，使其能够根据负载情况，自动调节弱磁区内参考电压与给定电压大小的异步电机弱磁控制方案，加快电机的动态响应速度，并且变电压形式的电压限制可以避免电机电压时刻处于饱和状态，留有电压余量，能够缓解由于突加负载、突然加速等工况调节，有效避免了由于电压裕度不够而导致的电流调节器短暂失控现象。

技术特征：

1.一种异步电机弱磁控制方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的异步电机弱磁控制方法，其特征在于，所述优化参考电压为空载电压与负载电压按照正交模式构成的步骤包括：

3.根据权利要求2所述的异步电机弱磁控制方法，其特征在于，所述空载电压占比为定子电感与互感的比值、同步角速度、转子磁链的乘积和线性调制方式下逆变器所能输出的最大电压的比值。

4.根据权利要求3所述的异步电机弱磁控制方法，其特征在于，获取所述同步角速度的步骤包括：

5.根据权利要求3所述的异步电机弱磁控制方法，其特征在于，所述优化参考电压为1与空载电压占比平方的差值和负载占比平方之间的乘积，再加上空载电压占比平方的所得和的二分之一乘以线性调制方式下逆变器所能输出的最大电压所得到的值。

6.根据权利要求1所述的异步电机弱磁控制方法，其特征在于，获取所述励磁电流实际值和所述转矩电流实际值的步骤包括：

7.根据权利要求1所述的异步电机弱磁控制方法，其特征在于，获取所述转矩电流给定值的步骤包括：

8.一种异步电机弱磁控制装置，其特征在于，包括：

9.根据权利要求8所述的异步电机弱磁控制装置，其特征在于，所述给定电压获取模块包括：

10.一种控制器，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现权利要求1至7任一项所述的异步电机弱磁控制方法的步骤。

技术总结本发明提出一种异步电机弱磁控制方法、装置及控制器，弱磁控制方法包括：获取励磁电流给定值和实际值、转矩电流给定值和实际值，经过电流调节器进行控制处理得到给定电压；将给定电压进行空间矢量调制，得到逆变器对应的控制信号；根据控制信号控制逆变器以驱动电机；其中，所述励磁电流给定值为励磁电流额定值加上电压闭环输出值，输出值为优化参考电压与上一周期的给定电压之差经过比例积分调节以及限幅器处理得到，优化参考电压为空载电压与负载电压按照正交模式构成。本发明能够根据负载情况自动调节弱磁区内参考电压与给定电压大小，加快电机的动态响应速度，缓解由于突加负载、突然加速等操作而导致的电流调节器短暂失控现象。技术研发人员：马艳丽,张明康,宋文祥,马博文,倪传钦,杨红受保护的技术使用者：联合汽车电子有限公司技术研发日：技术公布日：2024/8/20