CN109951125A - 新能源车用永磁同步电机交直轴电感的估算方法 - Google Patents

Abstract

本发明新能源车用永磁同步电机交直轴电感的估算方法，如下步骤：步骤1，获取永磁同步电机的电机相电阻R_s；步骤2，获取永磁同步电机的永磁体磁链步骤3，获取直轴电感L_d和交轴电感。与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：在永磁同步电机控制中，估算电机参数，本发明估算交直轴电感，更准确了解被控电机特性，提高电机的性能和效率。本发明提供一种同一款电机的工程化标定测试估算电机交直轴电感的计算方法，一款电机只需要标定拟合测试一次，节省每个电机控制器计算量，简化电机控制器的运算。

Description

新能源车用永磁同步电机交直轴电感的估算方法

技术领域

本发明涉及电机控制技术领域，具体地，涉及一种纯电动汽车新能源车用永磁同步电机交直轴电感的估算方法。

背景技术

随着新能源电动汽车的广泛应用，电机及控制器作为动力控制的核心，国内外对车用永磁同步电机及其控制性能要求越来越高，性能好坏直接影响着其在电动汽车汽车领域的发展。

(2)目前，电动汽车最大的技术瓶颈是续航能力，续航能力大小其中一个重要因素是电机驱动***的效率，电机***效率的高低是永磁同步电机的重要性能参数，对于永磁同步电机来说，想达到更高的效率和控制性能，需要掌握被控电机的参数，其中包括永磁体磁链、相电阻和交直轴电感。

(3)永磁同步电机参数估算大体分为二种，第一种是在线实时参数估算，通过高频脉冲注入电压，采集反馈电流来估算参数；实际工程应用环境较复杂，在线参数辨识需要大量数据计算，所以对于的电机控制器的运算能力要求较强。第二个离线参数估算，稳定运行状态时，根据电机dq轴电压和电流模型来估算参数，本发明采用离线参数估算拟合方法，根据测试标定电机的大量数据来学习拟合计算电机参数关系式方程系数。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种新能源车用永磁同步电机交直轴电感的估算方法。

为了解决上述技术问题，本发明新能源车用永磁同步电机交直轴电感的估算方法，如下步骤：

步骤1，获取永磁同步电机的电机相电阻R_s；

步骤2，获取永磁同步电机的永磁体磁链

步骤3，获取直轴电感L_d和交轴电感L_q；其中

L_q＝-(u_d-R_s*i_d)/(w_e*i_q)

式中，i_q为交轴电流，i_d为直轴电流，u_q为交轴电压，u_d为直轴电压，w_e为电机的电角度。

优选地，步骤1中，电机相电阻R_s满足：

式中，v_n为电机旋转速度，P_n为电机极对数。

优选地，步骤2中，永磁体磁链满足：

式中，u₁₀₀₀为电机在1000RPM的时候反电动势电压。

优选地，步骤3包括：

步骤3.1，建立给定交直轴电流、实际交直轴电流、实际交直轴电压和扭矩Te的数据库；

步骤3.2，对实测的数据样本进行多变量函数的三阶最小二乘拟合，得到直轴电感L_d、交轴电感L_q与交轴电流i_q、直轴电流i_d函数的系数。

优选地，扭矩Te满足：

优选地，步骤3.2中，

直轴电感L_d满足：

式中，a₀……a₉为直轴电感L_d与交轴电流i_q、直轴电流i_d函数的系数。

优选地，步骤3.2中，交轴电感L_q满足：

式中，b₀……b₉为交轴电感L_q与交轴电流i_q、直轴电流i_d函数的系数。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

(1)在永磁同步电机控制中，估算电机参数，本发明估算交直轴电感，更准确了解被控电机特性，提高电机的性能和效率。

(2)本发明提供一种同一款电机的工程化标定测试估算电机交直轴电感的计算方法，一款电机只需要标定拟合测试一次，节省每个电机控制器计算量，简化电机控制器的运算。

(3)本发明通过离线数据计算分析和拟合获取电机参数，离线测量和数据库拟合出来参数表中，当电机在实际运行工况下，可以通过查表多项式计算出当前稳态条件下的电机参数，带入控制策略中使用，能够提高电机***性能。

无需查表计算，节省CPU的存储器容量。此方法通过离线测试标定的数据库拟合计算，最终获得dq轴电流与电感关系函数，计算出关系函数后，在实时控制***应用时计算电感的算法简单，节省CPU运算时间，电机参数精确估算可以提高电机控制器性能和可靠性。

附图说明

图1为本发明新能源车用永磁同步电机交直轴电感的估算方法原理图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

如图1所示，本发明提出了一种新能源车用永磁同步电机交直轴电感的估算方法，需要以下参数定义，w_e：电机的电角度；v_n：电机旋转速度；P_n：电机极对数；L_d：电机d轴电感；L_q：电机q轴电感；i_d：电机d轴电流；i_q：电机q轴电流；u_d：电机d轴电流；u_q：电机q轴电流；R_s：电机相电阻；电机永磁体的磁链；u₁₀₀₀：电机在1000RPM的时候反电动势电压。

本方法固定测功机的测试***转速1000RPM，w_e和是常数。通过上位机读取控制器的参数并且记录在数据库中，包括给定dq电流、实际dq电流、dq电压和扭矩，通过以下公式计算得出交直轴电感L_d和L_q。

L_q＝-(u_d-R_s*i_d)/(w_e*i_q)

(3)根据给定dq电流、dq电压和扭矩的数据库，实测的数据库样本进行多变量函数的三阶最小二乘拟合，得到拟合得到各因素的系数。其中a₀……a₉拟合L_d与i_d和i_q函数的系数；b₀……b₉拟合L_q与i_d和i_q函数的系数。

本发明是一种离线工程化电机参数估算，如下流程图，首先电机测试台架准备，测试电机零位标定和台架零扭矩调整，然后对电机绕组加一个电压通过欧姆定律测试计算，电机空转1000RPM，测量反电动势，带入公式；然后，通过上位机读取控制器的参数并且记录在数据库中，包括给定dq电流、实际dq电流、dq电压和扭矩，最后根据实测的数据库样本进行多变量函数的三阶最小二乘拟合，得到dq电流与交直轴电感的系数。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (7)

1.一种新能源车用永磁同步电机交直轴电感的估算方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，获取永磁同步电机的电机相电阻R_s；

步骤2，获取永磁同步电机的永磁体磁链

步骤3，获取直轴电感L_d和交轴电感L_q；其中

L_q＝-(u_d-R_s*i_d)/(w_e*i_q)

式中，i_q为交轴电流，i_d为直轴电流，u_q为交轴电压，u_d为直轴电压，w_e为电机的电角度。

2.根据权利要求1所述的新能源车用永磁同步电机交直轴电感的估算方法，其特征在于，步骤1中，电机相电阻R_s满足：

式中，v_n为电机旋转速度，P_n为电机极对数。

3.根据权利要求1所述的新能源车用永磁同步电机交直轴电感的估算方法，其特征在于，步骤2中，永磁体磁链满足：

式中，u₁₀₀₀为电机在1000RPM的时候反电动势电压。

4.根据权利要求1所述的新能源车用永磁同步电机交直轴电感的估算方法，其特征在于，步骤3包括：

步骤3.1，建立给定交直轴电流、实际交直轴电流、实际交直轴电压和扭矩Te的数据库；

步骤3.2，对实测的数据样本进行多变量函数的三阶最小二乘拟合，得到直轴电感L_d、交轴电感L_q与交轴电流i_q、直轴电流i_d函数的系数。

5.根据权利要求4所述的新能源车用永磁同步电机交直轴电感的估算方法，其特征在于，扭矩Te满足：

6.根据权利要求4所述的新能源车用永磁同步电机交直轴电感的估算方法，其特征在于，步骤3.2中，

直轴电感L_d满足：

式中，a₀……a₉为直轴电感L_d与交轴电流i_q、直轴电流i_d函数的系数。

7.根据权利要求4所述的新能源车用永磁同步电机交直轴电感的估算方法，其特征在于，步骤3.2中，交轴电感L_q满足：

式中，b₀……b₉为交轴电感L_q与交轴电流i_q、直轴电流i_d函数的系数。