CN106602970B - 一种永磁同步电机控制器欠压故障保护方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种永磁同步电机控制器欠压故障保护方法和系统，其方法具体如下：首先获取直流母线电压和电机转速；接着根据获取单元获取的直流母线电压与设定的欠压故障阈值的大小关系，判断是否发生欠压故障；在发生欠压故障时，根据获取单元获取的电机转速与设定的转速阈值的大小关系，产生封锁PWM指令信号或者产生发送给电流调节器的电流指令信号。该方法在发生由于主继电器断开造成的欠压时，不封锁PWM，而是通过直接向dq轴电流调节器发出指令，能有效防止直流母线器件过压损坏。

Description

一种永磁同步电机控制器欠压故障保护方法和系统

技术领域

本发明涉及电机控制技术领域，具体涉及一种永磁同步电机控制器欠压故障保护方法和系统。

背景技术

永磁同步电机效率高、弱磁调速范围宽，被广泛应用于电动汽车领域。而电动汽车中的永磁同步电机控制器主电路形式通常为H桥电压型逆变器，在其直流母线前端，与整车高压直流电源或电池之间通常存在一个直流接触器。该直流接触器突然断开时，直流母线支撑电容上的电压有可能迅速下降，造成电流调节器失控，因此有必要进行欠压保护。

现有的永磁同步电机控制器严重故障保护方法一般为直接封锁PWM或进行主动三相短路。前者无法抑制电机高速旋转时的反电势，后者在保护动作过程中也可能造成母线电压泵升，造成直流母线器件过压损坏。具体的，在电机转速较高时，如果采用直接封锁PWM的保护方法，由于主继电器已经断开，直流母线电压将在很短时间内上升至电机线电压反电动势的1.414倍。如果采用主动三相短路的保护方法且直接进行主动三相短路，相电流稳定之前会出现一个很高的瞬态值，很可能引发过流故障。如果采用主动三相短路的保护方法且逐渐过渡到主动三相短路状态，由于主继电器已经断开，过渡过程中也将不可避免的造成直流母线电压的上升。因此很难在抑制直流母线电压上升与抑制短路电流峰值之间找到平衡，从而导致在发生由于主继电器断开造成的欠压时，直流母线器件有可能因为后续的电压上升，反而由于过压损坏。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种能避免直流母线电压非受控升高、防止直流母线器件过压损坏的永磁同步电机控制器欠压故障保护方法和系统。

一种永磁同步电机控制器欠压故障保护方法，包括如下步骤：

步骤1：检测直流母线电压和电机转速；

步骤2：判断直流母线电压是否小于欠压故障阈值，如果是，发生欠压故障，进入步骤3；如果否，进入步骤4；

步骤3：判断电机转速是否大于转速阈值，如果是，产生电流指令信号并发送给电流调节器；如果否，产生封锁PWM指令信号，发送给SVPWM电压调制器；

步骤4：结束。

以及一种永磁同步电机控制器欠压故障保护系统，其特征在于，包括：

获取单元，用于获取直流母线电压和电机转速；

欠压故障判断单元，根据获取单元获取的直流母线电压与设定的欠压故障阈值的大小关系，判断是否发生欠压故障；

指令信号产生单元，用于在欠压故障判断单元判断发生欠压故障时，根据获取单元获取的电机转速与设定的转速阈值的大小关系，产生封锁PWM指令信号或者产生发送给电流调节器的电流指令信号。

本发明的一种永磁同步电机控制器欠压故障保护方法和系统，在发生由于主继电器断开造成的欠压时，不封锁PWM，而是通过直接向dq轴电流调节器发出指令，将直流母线电压控制在动力电池电压之下，从而有效避免直流母线电压的非受控升高，防止直流母线器件过压损坏。

附图说明

图1为本发明的永磁同步电机控制器欠压故障保护控制的整个结构框图；

图2为本发明的永磁同步电机控制器欠压故障保护方法的流程图；

图3为采用传统欠压故障保护方法的实验结果图；

图4为采用本发明的欠压故障保护方法的实验结果图；

图5为本发明的永磁同步电机控制器欠压故障保护系统的框图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明，应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提供的一种永磁同步电机控制器欠压故障保护方法，其整个结构框图如图1所示，其流程如图2所示，具体过程如下：

步骤1：检测直流母线电压和电机转速。

步骤2：判断直流母线电压是否小于欠压故障阈值，如果是，发生欠压故障，进入步骤3；如果否，进入步骤4。

其中，欠压故障阈值为根据电机型号确定发生欠压故障时的电压值。

步骤3：判断电机转速是否大于转速阈值，如果是，产生电流指令信号并发送给电流调节器；如果否，产生封锁PWM指令信号，发送给SVPWM电压调制器。

其中，当电机转速大于转速阈值时，向电流调节器发送电流指令的具体过程如下：判断电机旋转方向是否为正向，如果是，设定q轴电流值为正向电流保护值，d轴电流值为电机三相短路电流；如果否，设定q轴电流值为负向电流保护值，d轴电流值为电机三相短路电流。

其中，转速阈值取使电机空载反电动势等于动力电池电压的转速。

步骤4：结束。

通过运行中发生主接触器断开故障时，采用传统故障保护方法，其结果如图3所示，可能造成公路器件过压损坏。而采用本发明的永磁同步电机控制器欠压故障保护方法，在发生由于主继电器断开造成的欠压时，不封锁PWM，而是通过直接向dq轴电流调节器发出指令，其结果如图4所示，能将直流母线电压控制在动力电池电压之下，从而有效避免直流母线电压的非受控升高，防止直流母线器件过压损坏。

本发明还提供一种永磁同步电机控制器欠压故障保护系统，其框图如图5所示，包括：

获取单元，用于获取直流母线电压和电机转速。

欠压故障判断单元，根据获取单元获取的直流母线电压与设定的欠压故障阈值的大小关系，判断是否发生欠压故障。

具体的，当直流母线电压小于欠压故障阈值时，欠压故障判断单元判断为发生欠压故障。其中，欠压故障阈值为根据电机型号确定发生欠压故障时的电压值。

指令信号产生单元，用于在欠压故障判断单元判断发生欠压故障时，根据获取单元获取的电机转速与设定的转速阈值的大小关系，产生封锁PWM指令信号或者产生发送给电流调节器的电流指令信号。

具体的，当欠压故障判断单元判断发生欠压故障时，指令信号产生单元判断电机转速是否大于转速阈值，如果是，产生电流指令信号并发送给电流调节器；如果否，产生封锁PWM指令信号，发送给SVPWM电压调制器。

其中，指令信号产生单元产生所述电流指令信号的具体过程为：当指令信号产生单元判断电机转速大于所述转速阈值时，指令信号产生单元根据电机当前旋转方向设定q轴电流值，同时将电机三相短路电流设为d轴电流值。具体的，当电机旋转方向为正，设定q轴电流值为正向电流保护值，d轴电流值为电机三相短路电流。如果电机旋转方向为反向，设定q轴电流值为负向电流保护值，d轴电流值为电机三相短路电流。其中，转速阈值取使电机空载反电动势等于动力电池电压的转速。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种永磁同步电机控制器欠压故障保护方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：检测直流母线电压和电机转速；

步骤2：判断直流母线电压是否小于欠压故障阈值，如果是，发生欠压故障，进入步骤3；如果否，进入步骤4；

步骤3：判断电机转速是否大于转速阈值，如果是，产生电流指令信号并发送给电流调节器；如果否，产生封锁PWM指令信号，发送给SVPWM电压调制器；

其中，所述转速阈值取使电机空载反电动势等于动力电池电压的转速；

在步骤3中，当电机转速大于转速阈值时，向电流调节器发送电流指令的具体过程如下：判断电机旋转方向是否为正向，如果是，设定q轴电流值为正向电流保护值，d轴电流值为电机三相短路电流；如果否，设定q轴电流值为负向电流保护值，d轴电流值为电机三相短路电流；

步骤4：结束。

2.一种永磁同步电机控制器欠压故障保护系统，其特征在于，包括：

获取单元，用于获取直流母线电压和电机转速；

欠压故障判断单元，根据获取单元获取的直流母线电压与设定的欠压故障阈值的大小关系，判断是否发生欠压故障；

指令信号产生单元，用于在欠压故障判断单元判断发生欠压故障时，根据获取单元获取的电机转速与设定的转速阈值的大小关系，产生封锁PWM指令信号或者产生发送给电流调节器的电流指令信号；

其中，所述转速阈值取使电机空载反电动势等于动力电池电压的转速；

指令信号产生单元产生所述电流指令信号的具体过程为：当指令信号产生单元判断电机转速大于所述转速阈值时，根据电机当前旋转方向设定q轴电流值，同时将电机三相短路电流设为d轴电流值。