CN113300651A - 一种电机控制器直流母线电压优化控制方法 - Google Patents

一种电机控制器直流母线电压优化控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种电机控制器直流母线电压优化控制方法，包括：首先获取在不同直流母线电压下电驱动系统效率数据，包括扭矩、转速；对电驱动系统效率数据进行数据处理，分析寻找系统效率与直流母线电压的关系；进一步得到在不同扭矩、转速下对应的系统最优效率，及系统最优效率下的直流母线电压值，确定不同工况下对应的最优直流母线电压值；最后得到最优电压控制下的电机控制中对应的id/iq电流指令值；对不同工作模式重复上述步骤。本发明通过揭示直流母线电压与电驱动系统效率间的关系，进一步根据电驱动系统当前工况，通过DC‑DC模块，实时调整直流母线电压大小，保证电驱动系统全负载范围内工作于最优高效率区，从而提高电驱动系统工作效率。

Description

一种电机控制器直流母线电压优化控制方法
技术领域
本发明涉及电动汽车电驱动系统控制技术领域，特别涉及一种电机控制器直流母线电压优化控制方法。
背景技术
车载大功率高压DC-DC模块越来越成电动汽车的重要组成部分，是电动汽车实现更灵活加速、减速、能量回收等功能的关键，因为高压DC-DC模块的加入，使得电机控制器的直流母线电压能够实现灵活的调动，匹配电机的运行工控，提高工作效率，使得整个电驱动系统工作于最优工作状态。
当前技术中对电机控制器的直流母线电压，主要分为带DC-DC模块的定电压控制及不带DC-DC模块的传统控制，两种控制下控制器直流母线电压均为固定值，无法建立直流母线电压与电驱动系统的动态关系，进而无法进一步优化电驱动系统的性能。
发明内容
本发明目的是：提供一种电机控制器直流母线电压优化控制方法，根据电驱动系统的运行工况，动态调节电机控制器直流母线电压，使得当前系统工作于最优状态，提高系统工作效率。
本发明的技术方案是：
一种电机控制器直流母线电压优化控制方法，包括：
S1、首先获取在不同直流母线电压下电驱动系统效率数据，包括扭矩、转速；
S2、对S1中获取的电驱动系统效率数据，进行数据处理，分析寻找系统效率与直流母线电压的关系；
S3、根据S2中系统效率与直流母线电压的关系，进一步得到在不同扭矩、转速下对应的系统最优效率，及系统最优效率下的直流母线电压值，确定不同工况下对应的最优直流母线电压值；
S4、根据S3中得到的不同工况下对应的最优直流母线电压关系，得到最优电压控制下的电机控制中对应的id/iq电流指令值；
S5、对电驱动系统进行工作模式区分，在各种工作模式下重复S1- S4中的步骤，得到两种不同工作模式下对应的最优母线电压控制关系。
优选的，所述电机控制器包括依次级联的高压DC-DC模块和电机控制逆变器模块；高压DC-DC模块采用三相Boost电路，输入端接电池端，输出直流母线电压；电机控制逆变器采用三相半桥逆变器，输出三相交流电压，连接控制电机。
优选的，S1中获取在不同直流母线电压下电驱动系统效率数据，包括步骤：
S1-1、确定直流母线电压步进的幅度，将步进的直流母线电压输入电机控制逆变器；
S1-2、根据电机的最大扭矩、最高转速，选择电机扭矩、转速的步进幅度；
S1-3、分别在S1-1的直流母线各段步进电压下，根据S1-2中的扭矩、转速步进幅度，进行电驱动系统效率测试，并记录效率数据。
优选的，S2中分析寻找系统效率与直流母线电压的关系，包括步骤：
S2-1、将S1-3中获得的效率数据进行处理，刷选出电压、扭矩、转速、效率的数据；
S2-1、将S2-1中得到的数据组成新的数据表格，并进行画图处理，分析不同母线电压对应的效率关系。
优选的，S3中确定不同工况下对应的最优直流母线电压值，包括步骤：
S3-1、根据不同扭矩、转速下对应的系统最优效率，确定系统最优效率对应的直流母线电压值，并绘制相应的关系曲线；
S3-2、将S3-1中得到的系统最优效率对应的直流母线电压值做成一维数组表格；
S3-3、将S3-2中得到的一维数组表格插入软件程序中，通过当前扭矩、转速进行电压查表，并将查出的电压值作为DC-DC模块升压的指令值，实现直流母线电压跟随电驱动当前工况进行实时变化。
优选的，S4中得到最优电压控制下的电机控制中对应的id/iq电流指令值，包括步骤：
S4-1、由当前不同母线电压对应的不同id/iq电流指令值表格中，结合最优母线电压关系图，节选出最优母线电压对应的id/iq电流指令值；
S4-2、将S4-1中得到的最优母线电压对应的id/iq电流指令值组合为新的id/iq电流指令值表格；
S4-3、将S4-2中得到新的id/iq电流指令值表格插入至电机控制软件中，通过扭矩和转速进行id/iq指令值查找，匹配最优电压控制。
优选的，S5中对电驱动系统进行工作模式区分，至少包括电动工作模式、发电工作模式。
本发明的优点是：
本发明提出的电机控制器直流母线电压优化控制方法，通过揭示直流母线电压与电驱动系统效率间的关系，进一步根据电驱动系统当前工况，通过DC-DC模块，实时调整直流母线电压大小，保证电驱动系统全负载范围内工作于最优高效率区，从而提高电驱动系统工作效率。
附图说明
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：
图1为电机控制器直流母线电压优化控制的电驱动系统原理图；
图2为实施例中直流母线电压为V1时的电驱动系统效率MAP图；
图3为实施例中直流母线电压为V5时的电驱动系统效率MAP图；
图4为实施例中不同工况下最优效率对应直流母线电压分布图。
具体实施方式
如图1所示，为本发明提出的电机控制器直流母线电压优化控制方法所采用的控制原理图，主要由依次连接的高压电池模块、高压DC-DC模块、电机控制逆变器模块及永磁同步电机组成，其中高压电池模块为电驱动系统提供高压直流输入；高压DC-DC模块采用三相Boost电路，输入端接电池端，将高压直流输入经过升压，调整至需求的直流母线电压；电机控制逆变器采用三相半桥逆变器，输出三相交流电压，连接控制电机。
本发明提出的电机控制器直流母线电压优化控制方法，具体包括以下步骤：
S1、首先获取在不同直流母线电压下电驱动系统效率数据，包括扭矩、转速；包括步骤：
S1-1、确定直流母线电压步进的幅度，将步进的直流母线电压输入电机控制逆变器；
S1-2、根据电机的最大扭矩、最高转速，选择电机扭矩、转速的步进幅度；
S1-3、分别在S1-1的直流母线各段步进电压下，根据S1-2中的扭矩、转速步进幅度，进行电驱动系统效率测试，并记录效率数据。
S2、对S1中获取的电驱动系统效率数据，进行数据处理，分析寻找系统效率与直流母线电压的关系；包括步骤：
S2-1、将S1-3中获得的效率数据进行处理，刷选出电压、扭矩、转速、效率的数据；
S2-1、将S2-1中得到的数据组成新的数据表格，并进行画图处理，分析不同母线电压对应的效率关系。
S3、根据S2中系统效率与直流母线电压的关系，进一步得到在不同扭矩、转速下对应的系统最优效率，及系统最优效率下的直流母线电压值，确定不同工况下对应的最优直流母线电压值；包括步骤：
S3-1、根据不同扭矩、转速下对应的系统最优效率，确定系统最优效率对应的直流母线电压值，并绘制相应的关系曲线；
S3-2、将S3-1中得到的系统最优效率对应的直流母线电压值做成一维数组表格；
S3-3、将S3-2中得到的一维数组表格插入软件程序中，通过当前扭矩、转速进行电压查表，并将查出的电压值作为DC-DC模块升压的指令值，实现直流母线电压跟随电驱动当前工况进行实时变化。
S4、根据S3中得到的不同工况下对应的最优直流母线电压关系，得到最优电压控制下的电机控制中对应的id/iq电流指令值；包括步骤：
S4-1、由当前不同母线电压对应的不同id/iq电流指令值表格中，结合最优母线电压关系图，节选出最优母线电压对应的id/iq电流指令值；
S4-2、将S4-1中得到的最优母线电压对应的id/iq电流指令值组合为新的id/iq电流指令值表格；
S4-3、将S4-2中得到新的id/iq电流指令值表格插入至电机控制软件中，通过扭矩和转速进行id/iq指令值查找，匹配最优电压控制。
S5、对电驱动系统进行工作模式区分，至少包括电动工作模式、发电工作模式，在两种工作模式下重复S1- S4中的步骤，得到两种不同工作模式下对应的最优母线电压控制关系。
图2、图3分别为本实施例的直流母线电压为V1、V5时对应的效率MAP图，由图中可以看出，不同直流母线电压下，电驱动系统效率分布有所差别，最高效率及等效率面积均不同，由此说明可根据电驱动系统实时工况，调整直流母线电压，从而提高电驱动系统工作效率。
图4为通过实验数据处理，得到不同扭矩、转速下系统效率最大时对应的直流母线电压分布图，图中V1～V5均为电驱动正常工作范围内的母线电压值，其选择可根据实际情况细化选择，由图中可以看出，在不同扭矩和转速下，系统效率最大时对应的直流母线电压是不同的，并且呈现明显的区域分布规律，故可根据此规律，在不同扭矩、转速，结合DC-DC模块，实时改变直流母线电压，实时匹配电驱动系统最优效率运行工况，使得电驱动系统全负载范围内工作于最优高效率区。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明主要技术方案的精神实质所做的修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种电机控制器直流母线电压优化控制方法，其特征在于，包括：
S1、首先获取在不同直流母线电压下电驱动系统效率数据，包括扭矩、转速；
S2、对S1中获取的电驱动系统效率数据，进行数据处理，分析寻找系统效率与直流母线电压的关系；
S3、根据S2中系统效率与直流母线电压的关系，进一步得到在不同扭矩、转速下对应的系统最优效率，及系统最优效率下的直流母线电压值，确定不同工况下对应的最优直流母线电压值；
S4、根据S3中得到的不同工况下对应的最优直流母线电压关系，得到最优电压控制下的电机控制中对应的id/iq电流指令值；
S5、对电驱动系统进行工作模式区分，在各种工作模式下重复S1- S4中的步骤，得到两种不同工作模式下对应的最优母线电压控制关系。
2.根据权利要求1所述的电机控制器直流母线电压优化控制方法，其特征在于，所述电机控制器包括依次级联的高压DC-DC模块和电机控制逆变器模块；高压DC-DC模块采用三相Boost电路，输入端接电池端，输出直流母线电压；电机控制逆变器采用三相半桥逆变器，输出三相交流电压，连接控制电机。
3.根据权利要求2所述的电机控制器直流母线电压优化控制方法，其特征在于，S1中获取在不同直流母线电压下电驱动系统效率数据，包括步骤：
S1-1、确定直流母线电压步进的幅度，将步进的直流母线电压输入电机控制逆变器；
S1-2、根据电机的最大扭矩、最高转速，选择电机扭矩、转速的步进幅度；
S1-3、分别在S1-1的直流母线各段步进电压下，根据S1-2中的扭矩、转速步进幅度，进行电驱动系统效率测试，并记录效率数据。
4.根据权利要求3所述的电机控制器直流母线电压优化控制方法，其特征在于，S2中分析寻找系统效率与直流母线电压的关系，包括步骤：
S2-1、将S1-3中获得的效率数据进行处理，刷选出电压、扭矩、转速、效率的数据；
S2-1、将S2-1中得到的数据组成新的数据表格，并进行画图处理，分析不同母线电压对应的效率关系。
5.根据权利要求4所述的电机控制器直流母线电压优化控制方法，其特征在于，S3中确定不同工况下对应的最优直流母线电压值，包括步骤：
S3-1、根据不同扭矩、转速下对应的系统最优效率，确定系统最优效率对应的直流母线电压值，并绘制相应的关系曲线；
S3-2、将S3-1中得到的系统最优效率对应的直流母线电压值做成一维数组表格；
S3-3、将S3-2中得到的一维数组表格插入软件程序中，通过当前扭矩、转速进行电压查表，并将查出的电压值作为DC-DC模块升压的指令值，实现直流母线电压跟随电驱动当前工况进行实时变化。
6.根据权利要求5所述的电机控制器直流母线电压优化控制方法，其特征在于，S4中得到最优电压控制下的电机控制中对应的id/iq电流指令值，包括步骤：
S4-1、由当前不同母线电压对应的不同id/iq电流指令值表格中，结合最优母线电压关系图，节选出最优母线电压对应的id/iq电流指令值；
S4-2、将S4-1中得到的最优母线电压对应的id/iq电流指令值组合为新的id/iq电流指令值表格；
S4-3、将S4-2中得到新的id/iq电流指令值表格插入至电机控制软件中，通过扭矩和转速进行id/iq指令值查找，匹配最优电压控制。
7.根据权利要求6所述的电机控制器直流母线电压优化控制方法，其特征在于，S5中对电驱动系统进行工作模式区分，至少包括电动工作模式、发电工作模式。
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