CN113809958A - 一种内置式永磁同步电机的最大再生功率制动控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种内置式永磁同步电机的最大再生功率制动控制方法。根据内置式永磁同步电机最大再生功率制动理论，计算在电机定子电流的极限下，最大再生功率制动d、q轴电流的极限与转子转折电角速度及最大电磁制动转矩。当电机电角速度高于转折速度，控制器给定最大再生功率制动d、q轴电流的极限值，电机以最大电磁制动转矩进行制动。当转速低于转折速度，给定的d、q轴电流随着转速下降而减小，电磁制动转矩也减小。整定查找表，查表给定d、q轴电流，控制电机进行再生制动，达到每一个时刻再生最大功率，回馈最多能量到电源的目的。该方法可以在不超出电机定子电流极限的情况下，再生最大功率至电源侧，高效回收制动能量。
Description
技术领域
本发明属于永磁同步电机再生制动领域，涉及在电机定子电流限制下进行再生制动的方法，具体涉及一种内置式永磁同步电机的最大再生功率制动控制方法。
背景技术
内置式永磁同步电机在电动汽车上得到了广泛的应用，通过再生制动技术，可以把制动过程中的部分机械能转化为电能回馈给电源，从而延长电动汽车的续航里程。
现有技术关于制动能量回收研究中，大多数忽视了电机本身的特性，去寻求高效回收制动能量的方法，没有从再生能量的根源——电机本身去寻求方法。或者过于理论化，设计的算法比较复杂，计算量过大，难以应用在实际情况中。对比文件1(CN 111942160A)公开了一种基于电机铁损模型的电动汽车制动优化控制方法，包括再生制动介入判断、需求制动力Freq和最大制动力Fmax计算、再生制动力和机械制动力分配步骤，可以保证在电动汽车制动时有效的回馈电能，且使电机最大程度回收制动能量，提高车辆续时里程。但是该方法中的模型、公式过于复杂，不适合实际应用场景中的实时控制。并且没有讨论如何给定电机的d、q轴电流进行控制，没有考虑永磁同步电机再生制动高效率回馈能量的问题，缺少一种普遍性的、高效的再生制动控制方法。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提出了一种内置式永磁同步电机的最大再生功率制动控制方法，从电机自身的属性出发，设计了一种最大再生功率制动控制方法，解决现有技术中没有考虑电机性能、模型复杂、控制效率低的问题。
一种内置式永磁同步电机的最大再生功率制动控制方法，具体包括以下步骤：
步骤一、条件判断
根据电机状态判断是否需要进行再生制动，当需要进行再生制动时，进入步骤二，计算电机转折速度wel。
步骤二、计算电机转折速度
根据内置式永磁同步电机最大再生功率制动理论与电机固有的定子电流限制，计算出转折速度wel：
其中，Ld表示电机d轴电感，Lq表示电机q轴电感，Rs表示电机定子电阻，Ilm表示电机定子电流极限值，Ψf表示转子永磁体磁链。
步骤三、再生制动控制
检测电机转子转速并换算为电角速度we：
其中，np为电机转子极对数，n为电机转子转速，单位为r/min，we为电机电角速度。
对比电角速度we与转折速度wel的大小。
s3.1、当电角速度we大于转折速度wel时，控制电机的极限d轴电流、极限q轴电流给定值id’m、iq’m分别为：
此时电机产生的最大电磁制动转矩Tebm为：
s3.2、当电角速度we不大于转折速度wel时，控制电机的d轴电流、q轴电流给定值id’、iq’分别为：
电机的电磁制动转矩为Teb为：
步骤四、制定查找表
根据步骤三中不同情况下再生制动的d、q轴电流给定值，分别以d、q轴电流的幅值为纵坐标，电角速度we为横坐标，制作d、q轴电流给定值查找表。将电角速度we作为输入变量，d、q轴电流给定值作为输出变量，通过查找表的方式，控制永磁同步电机进行再生制动。
本发明具有以下有益效果：
1、考虑了电机本身的物理属性，根据电机转速的不同情况，给定d、q轴电流，保证电机再生制动状态下的定子相电流幅值不会超出电流极限。
2、与现有技术相比，本方法使电机进行再生制动时，在高转速区提供更大的电磁制动转矩，并且在整个制动过程中回馈更多能量到电源端。
3、本方法根据提出控制策略，计算、制作查找表，根据查表法对电机的d、q轴电流进行控制，方法简明，易于实现。
附图说明
图1为最大再生功率制动控制方法流程图；
图2为d轴电流曲线；
图3为q轴电流曲线；
图4为再生制动电磁制动转矩曲线。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步的解释说明；
如图1所示，一种内置式永磁同步电机的最大再生功率制动控制方法包括：首先判断是否进行再生制动，然后计算电角速度we和电机转折速度wel：
其中，np为电机转子极对数，n为电机转子转速，单位为r/min，we为电机电角速度。Ld表示电机d轴电感，Lq表示电机q轴电感，Rs表示电机定子电阻，Ilm表示电机定子电流极限值，Ψf表示转子永磁体磁链；将电机转速与转折速度相比，在不同情况下采用不同的控制策略。如图2、图3所示，当电机电角速度高于转折速度，控制器给定电机最大再生功率制动d、q轴电流的极限值id′m，iq′m进行控制，电机以最大电磁制动转矩Tebm进行制动。当电机电角速度低于转折速度，控制器给定电机d、q轴电流id′，iq′进行控制，id′，iq′随着转速下降而减小，电磁制动转矩Teb也相应减小，如图4所示。直至转子转速降到零。
将电机转子的电角速度作为输入变量，d、q轴电流给定值作为输出变量，制作查找表，通过查找表的方式，控制永磁同步电机进行再生制动。
在再生制动过程中，电机处于发电状态，每个时刻发出最大功率，在整个制动过程中回馈最大能量到电源端。总回馈能量为电机再生功率对时间的积分，单位为焦耳J。
Claims (2)
1.一种内置式永磁同步电机的最大再生功率制动控制方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
步骤一、条件判断
根据电机状态判断是否需要进行再生制动，当需要进行再生制动时，进入步骤二，计算电机转折速度wel；
步骤二、计算电机转折速度
根据内置式永磁同步电机最大再生功率制动理论与电机固有的定子电流限制，计算出转折速度wel：
其中，Ld表示电机d轴电感，Lq表示电机q轴电感，Rs表示电机定子电阻，Ilm表示电机定子电流极限值，Ψf表示转子永磁体磁链；
步骤三、再生制动控制
检测电机转子转速并换算为电角速度we：
其中，np为电机转子极对数，n为电机转子转速，单位为r/min；
对比电角速度we与转折速度wel的大小；
s3.1、当电角速度we大于转折速度wel时，控制电机的极限d轴电流、极限q轴电流给定值id’m、iq’m分别为：
此时电机产生的最大电磁制动转矩Tebm为：
s3.2、当电角速度we不大于转折速度wel时，控制电机的d轴电流、q轴电流给定值id’、iq’分别为：
电机的电磁制动转矩为Teb为：
2.如权利要求1所述一种内置式永磁同步电机的最大再生功率制动控制方法，其特征在于：还包括根据步骤三中不同情况下再生制动的d、q轴电流给定值，分别以d、q轴电流的幅值为纵坐标，电角速度we为横坐标，制作d、q轴电流给定值查找表；将电角速度we作为输入变量，d、q轴电流给定值作为输出变量，通过查找表的方式，给定永磁同步电机再生制动的方式。
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| CN113809958B CN113809958B (zh) | 2023-11-03 |
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Citations (3)
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| CN109428525A (zh) * | 2018-10-31 | 2019-03-05 | 天津工业大学 | 基于参数自修正的永磁同步电机最大转矩电流比控制方法 |
| CN111942160A (zh) * | 2020-08-27 | 2020-11-17 | 吉林大学 | 一种基于电机铁损模型的电动汽车制动优化控制方法 |
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