CN110752795A - 一种永磁同步电机降额控制方法、装置及永磁同步电机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种永磁同步电机降额控制方法、装置及永磁同步电机，方法包括：获取电机的调制系数，并将调制系数与预设阈值进行比较，得到比较结果；若比较结果为调制系数大于第一预设阈值且小于第二预设阈值，则基于调制系数确定电机的降额扭矩；根据降额扭矩在三维电流查表中查询得到电流指令值；基于查询得到的电流指令值控制逆变器输出相应的电流，以控制电机降额运行。本发明提高了对永磁同步电机弱磁控制的可靠性及稳定性，避免了控制永磁同步电机的逆变器达到饱和造成非预期输出或损坏，保证了车辆在极低温工况、急加减速及恶劣路况下都能正常运行。

Description

一种永磁同步电机降额控制方法、装置及永磁同步电机

技术领域

本发明实施例涉及永磁同步电机控制技术领域，尤其涉及一种永磁同步电机降额控制方法、装置及永磁同步电机。

背景技术

为缓解日益严峻的环境污染和能源枯竭问题，电动汽车因其绿色环保的特点应运而生并受到了广泛关注，其中，永磁同步电机由于其控制性能好、功率密度高、节能的优点取代其他电机成为电动汽车的核心部件，因此研究出一种使永磁同步电机安全可靠且在宽转速范围运行的弱磁控制策略具有十分重要的意义。

永磁同步电机的反电势与转速和磁链成正比，随着转速的增加逐渐到达基速点，当反电势大于逆变器最大输出电压时，会造成逆变器饱和失控，产生严重后果。而永磁同步电机励磁磁场是由永磁体产生的，磁场恒定无法调节，只有通过调节定子电流，增加定子直轴电流分量削弱气隙磁场来达到弱磁增速的目的。

现有技术大多对期望输出电压矢量幅值和电压限制阈值进行PI(比例、积分)调节，进而通过控制d轴电流达到控制弱磁深度，从而避免逆变器电压饱和。但是这种通用方法将PI输出的结果直接叠加到直轴电流中，会加大电流波动影响控制效果，严重时会产生电流震荡造成电机故障，影响汽车行驶安全。

发明内容

本发明提供一种永磁同步电机降额控制方法、装置及永磁同步电机，提高了对永磁同步电机弱磁控制的可靠性及稳定性，避免了控制永磁同步电机的逆变器达到饱和造成非预期输出或损坏，保证了车辆在极低温工况、急加减速及恶劣路况下都能正常运行。

本发明实施例提供了一种永磁同步电机降额控制方法，所述方法包括：获取电机的调制系数，并将所述调制系数与预设阈值进行比较，得到比较结果，其中，所述预设阈值包括第一预设阈值和第二预设阈值，且所述第一预设阈值小于所述第二预设阈值；若比较结果为所述调制系数大于第一预设阈值且小于第二预设阈值，则基于所述调制系数确定所述电机的降额扭矩；根据所述降额扭矩在三维电流查表中查询得到电流指令值，其中，所述电流指令值包括直轴电流分量指令值和交轴电流分量指令值，所述三维电流查表通过实验标定法建立得到；基于查询得到的所述电流指令值控制逆变器输出相应的电流，以控制所述电机降额运行。

进一步地，所述基于查询得到的所述电流指令值控制逆变器输出相应的电流，以控制所述电机降额运行之前，所述方法还包括：若比较结果为所述调制系数大于第二预设阈值，则获取所述电机的电压限制值和电压矢量值；基于所述电压限制值和所述电压矢量值确定电压调节值；将所述电压调节值叠加至所述电机的实际电压值，得到降额电压值；基于所述降额电压值在所述三维电流查表中查询得到所述电流指令值。

进一步地，所述方法还包括：若比较结果为所述调制系数小于所述第一预设阈值，则逆变器以当前输出的电流继续控制所述电机运行。

进一步地，所述基于所述调制系数确定所述电机的降额扭矩包括：基于所述调制系数确定所述电机的降额系数；根据所述降额系数确定所述电机的降额扭矩。

进一步地，所述基于查询得到的所述电流指令值控制逆变器输出相应的电流，以控制所述电机降额运行包括：获取所述电机的实际三相电流值，并通过坐标变换将所述实际三相电流值转换为旋转坐标系下的电流实际值；使所述电流指令值跟随所述旋转坐标系下的电流实际值，并通过比例积分控制运算法得到旋转坐标系下的电压参考值，其中，所述电压参考值包括直轴电压参考值和交轴电压参考值；通过坐标变换将所述电压参考值转换为静止坐标系下的电压参考值；将所述静止坐标系下的电压参考值采用脉宽调制算法确定逆变器所输出的电流值，以使逆变器控制所述电机降额运行。

进一步地，所述根据所述降额扭矩在三维电流查表中查询得到电流指令值之前，所述方法还包括：通过实验标定法建立三维电流查表；其中，所述通过实验标定法建立三维电流查表包括：通过实验标定法建立非弱磁工况电流查表以及弱磁工况电流查表，所述非弱磁工况电流查表以及所述弱磁工况电流查表结合得到所述三维电流查表。

进一步地，所述通过实验标定法建立非弱磁工况电流查表具体包括如下步骤：设置转速步骤，在额定电压下，将所述永磁同步电机以预设转速运行；设置参数步骤，设置电流步长，并设置不同的直轴电流分量指令值和交轴电流分量指令值组合；遍历步骤，在电流极限圆内遍历所有的所述电机的状态，记录下不同的所述直轴电流分量指令值和交轴电流分量指令值组合所对应的实际扭矩；目标值确定步骤，确定每个所述实际扭矩所对应的电流幅值最小的直轴电流分量指令值和交轴电流分量指令值，并作为目标直轴电流分量指令值和目标交轴电流分量指令值记录下来，得到所述非弱磁工况电流查表；第一设置电压步骤，设置不同的工作电压，并重复执行所述设置电机步骤。

进一步地，所述通过实验标定法建立弱磁工况电流查表具体包括如下步骤：确定步长步骤，确定所述电机的转速步长；设置相角步骤，在每个转速下设置不同的电压相角；建表步骤，记录每个电压相角所对应的实际扭矩、直轴电流分量指令值和交轴电流分量指令值，得到所述弱磁工况电流查表；第二设置电压步骤，设置不同的工作电压，并重复执行所述确定步长步骤。

本发明实施例还提供了一种永磁同步电机降额控制装置，所述装置包括：比较模块，用于获取电机的调制系数，并将所述调制系数与预设阈值进行比较，得到比较结果，其中，所述预设阈值包括第一预设阈值和第二预设阈值，且所述第一预设阈值小于所述第二预设阈值；第一确定模块，用于若比较结果为所述调制系数大于第一预设阈值且小于第二预设阈值，则基于所述调制系数确定所述电机的降额扭矩；第一查询模块，用于根据所述降额扭矩在三维电流查表中查询得到电流指令值，其中，所述电流指令值包括直轴电流分量指令值和交轴电流分量指令值，所述三维电流查表通过实验标定法建立得到；控制模块，用于基于查询得到的所述电流指令值控制逆变器输出相应的电流，以控制所述电机降额运行。

本发明实施例还提供了一种永磁同步电机，所述永磁同步电机使用任一实施例所述的一种永磁同步电机降额控制方法。

本发明公开了一种永磁同步电机降额控制方法、装置及永磁同步电机，方法包括：获取电机的调制系数，并将调制系数与预设阈值进行比较，得到比较结果；若比较结果为调制系数大于第一预设阈值且小于第二预设阈值，则基于调制系数确定电机的降额扭矩；根据降额扭矩在三维电流查表中查询得到电流指令值；基于查询得到的电流指令值控制逆变器输出相应的电流，以控制电机降额运行。本发明解决了现有技术中将控制器输出的结果直接叠加到直轴电流中产生的电流波动影响电机控制效果的技术问题，提高了对永磁同步电机弱磁控制的可靠性及稳定性，避免了控制永磁同步电机的逆变器达到饱和造成非预期输出或损坏，保证了车辆在极低温工况、急加减速及恶劣路况下都能正常运行。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种永磁同步电机降额控制方法的流程图；

图2是本发明实施例提供的外特征降额控制策略框图；

图3是本发明实施例提供的不同调制策略下电压矢量示意图；

图4本发明实施例提供的电压差反馈降额控制策略控制框图；

图5为本发明实施例提供的外特性降额控制策略下调制系数示意图；

图6是本发明实施例提供的电流极限圆和电压控制椭圆示意图；

图7是本发明实施例提供的一种永磁同步电机降额控制装置的结构图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于限定特定顺序。本发明下述各个实施例可以单独执行，各个实施例之间也可以相互结合执行，本发明实施例对此不作具体限制。

实施例一：

图1是本发明实施例提供的一种永磁同步电机降额控制方法的流程图。如图1所示，该永磁同步电机降额控制方法包括：

步骤S101，获取电机的调制系数k，并将调制系数k与预设阈值进行比较，得到比较结果，其中，预设阈值包括第一预设阈值a和第二预设阈值b，且第一预设阈值a小于第二预设阈值b。

具体地，设置调制系数k的范围值，即上述预设阈值，该范围值包括第一预设阈值a和第二预设阈值b，且a<b<1。

步骤S102，若比较结果为调制系数k大于第一预设阈值a且小于第二预设阈值b，则基于调制系数k确定电机的降额扭矩T_e。

可选地，步骤S102，基于调制系数k确定电机的降额扭矩T_e包括：基于调制系数k确定电机的降额系数y；根据降额系数y确定电机的降额扭矩T_e。

具体地，当a<k<b时，通过线性降额的方式，算出降额系数y，且

在得到降额系数y之后，用此时的电机外特性，即，当前电机的扭矩，乘以降额系数y，得到新的电机外特性，即得到电机的降额扭矩T_e，通过新的电机外特性限制，使得电机的扭矩减少，可以保证相电压幅值的减少，本申请中将a<k<b时的永磁同步电机降额控制方法称为外特性降额控制策略。

步骤S103，根据降额扭矩T_e在三维电流查表中查询得到电流指令值，其中，电流指令值包括直轴电流分量指令值i_d ^*和交轴电流分量指令值i_q ^*，三维电流查表通过实验标定法建立得到。

具体地，三维电流查表中的“三维”指的是通过扭矩、电压、转速，即通过扭矩、电压、转速三者中的任一项均可在三维电流查表中查询得到电流指令值。

步骤S104，基于查询得到的电流指令值控制逆变器输出相应的电流，以控制电机降额运行。

具体地，永磁同步电机的控制运行是靠逆变器输出驱动的，因而电机运行性能要受到逆变器的制约，基于对逆变器输出的控制实现对永磁同步电机的控制。

可选地，步骤S104，基于查询得到的电流指令值控制逆变器输出相应的电流，以控制电机降额运行包括：

步骤S1041，获取电机的实际三相电流值，并通过坐标变换将实际三相电流值转换为旋转坐标系下的电流实际值。

具体地，获取永磁同步电机的实际三相电流i_a、i_b、i_c，并通过坐标变换得到d-q旋转坐标系下的电流实际值i_d和i_q。

步骤S1042，使电流指令值跟随旋转坐标系下的电流实际值，并通过比例积分控制运算法得到旋转坐标系下的电压参考值，其中，电压参考值包括直轴电压参考值和交轴电压参考值。

具体地，通过电流控制比例积分(PI)算法，使d-q旋转坐标系下的电流实际值i_d和i_q跟随直轴电流分量指令值i_d ^*和交轴电流分量指令值i_q ^*，通过电流控制比例积分(PI)算法得到的输出量为旋转坐标系下的电压参考值，包括直轴电压参考值u_d和交轴电压参考值u_q。

步骤S1043，通过坐标变换将电压参考值转换为静止坐标系下的电压参考值。

在得到直轴电压参考值u_d和交轴电压参考值u_q之后，通过坐标变化将其转换为α-β静止坐标系下的电压参考值u_α和u_β。

步骤S1044，将静止坐标系下的电压参考值采用脉宽调制算法确定逆变器所输出的电流值，以使逆变器控制电机降额运行。

最后，将α-β静止坐标系下的电压参考值u_α和u_β作为脉宽调制模块的输入，计算出逆变器每一相开关的时间，控制逆变器输出符合指令的电流和扭矩，以使逆变器控制永磁同步电机实现降额运行。

下面以一个具体的实施例来对上述当a<k<b时的外特性降额控制策略进行具体的介绍。图2是本发明实施例提供的外特征降额控制策略框图。

示例性地，如图2所示，为保证电流轨迹在电压圆内，应留出较多的裕量，在相电压幅值达到某一要求上限时，降额模块开始起作用。

具体地，降额模块首先判断永磁同步电机的调制系数k是否大于第二预设阈值b，若判断结果为否，且调制系数k大于第一预设阈值a，则通过公式计算得到降额系数y，在根据降额系数y计算得到降额扭矩T_e；然后根据转速、电压以及降额扭矩T_e在三维查表模块中查询三维电流查表得出旋转坐标下d轴和q轴的指令值i_d ^*和i_q ^*；将永磁同步电机实际三相电流i_a、i_b、i_c通过第二坐标变换模块得到d-q旋转坐标系下的电流实际值i_d和i_q，通过电流控制模块PI使d-q轴电流实际值i_d和i_q跟随指令值i_d ^*和i_q ^*，电流控制模块PI的输出量为d-q轴电压，包括直轴参考电压u_d和交轴参考电压u_q，通过第一坐标变换模块将直轴参考电压u_d和交轴参考电压u_q变换为α-β静止坐标系下的电压参考值u_α和u_β，使u_α和u_β作为脉宽调制模块的输入计算出逆变器每一相开关的时间，控制逆变器输出符合指令的电流和扭矩，进而控制永磁同步电机实现降额运行。

其中，位置传感器实时检测永磁同步电机的转子位置，将转子的转速作为解耦模块的输入量，解耦模块的作用为减小电流控制模块PI的压力，是的电流实际值能够尽快的达到电流指令值。

根据直轴和交轴参考电压计算出逆变器输出电压矢量幅值u_s：以SVPWM调制算法为例，定义调制系数：

其中调制系数k需要根据实际情况进行设定，考虑到过调试和单脉冲调制，k的最大范围应该在1-1.1547之间。

具体地，图2中的脉宽调制模块可以采用不同的调制方法，使得逆变器母线电压的限制阈值不同，具体关系如图3所示，图3是本发明实施例提供的不同调制策略下电压矢量示意图，如采用SPWM(正弦脉宽调制)调制方法则母线电压限制值为

如采用SVPWM(Space Vector Pulse Width Modulation，空间矢量脉宽调制)调制方法则母线电压限制值为如采用过调制六步法的调制方法，母线最大限值为

可选地，在步骤S103，基于查询得到的电流指令值控制逆变器输出相应的电流，以控制电机降额运行之前，该永磁同步电机降额控制方法还包括：若比较结果为调制系数k大于第二预设阈值b，则获取电机的电压限制值和电压矢量值；基于电压限制值和电压矢量值确定电压调节值；将电压调节值叠加至电机的实际电压值，得到降额电压值；基于降额电压值在三维电流查表中查询得到所述电流指令值。

具体来说，如果采用过调制策略，且对母线电压利用率有较高的要求，采用SVPWM过调制方式，调制系数最大可以达到：即调制系数k>b时，采用外特性降额控制策略不再适用。本申请中将k>b时的永磁同步电机降额控制方法称为电压差反馈降额控制策略。图4本发明实施例提供的电压差反馈降额控制策略控制框图。

基于三维电流查表，在稳态情况下直轴参考电压u_d和交轴参考电压u_q的值不变，可以保证电压被限制在电压圆内或者在电压圆边缘，但是温度降低导致磁链增加或者当电流指令突变或者转速突变时会造成直轴参考电压u_d和交轴参考电压u_q的变化导致超过电压圆的范围而失控。

u_d＝-ωL_qi_q+R_si_d

u_q＝ωL_di_d+ωψ_f+R_si_q

当电机进入弱磁区域时，图2中的电流控制模块PI会有饱和现象发生，与实际的直交轴电压不相等，此时就会达到电压限制值U_lim，甚至有可能超过母线电压限制值。此时需要构造一个电压环控制器，如图4所示，由电压限制值U_lim和电压矢量值u_s的差值再通过PI调节器所构成，输出为一个负的母线电压调节值-Δu(即上述电压调节值)，注意该PI调节器的输出上限设置为0，下限取值为最小工作电压减去额定工作电压，PI调节器的调节电压-Δu叠加到母线电压指令值上，以此来得到降额的电压值，缩小电压极限椭圆运行的轨迹。

可选地，该永磁同步电机降额控制方法还包括：若比较结果为调制系数k小于第一预设阈值a，则逆变器以当前输出的电流继续控制电机运行。

具体地，当调制系数k<a时，逆变器正常工作控制电机运行，不对电机采取处理策略。

在本发明实施例中，如果对母线电压利用率不高，不采用过调制且母线电压留有较大裕量时，可以控制调制系数k值小于1以保证控制稳定性，当进入弱磁区后，可以采用如下降额方式：设置调制系数k值不同范围a、b，a<b<1，并根据调制系数k的不同采取不同的策略，图5为本发明实施例提供的外特性降额控制策略下调制系数示意图，如图5所示，当k<a时，逆变器正常工作，不采取处理策略；当a<k<b时，通过外特性降额控制策略处理，其中，调制系数k1对应的电机外特性为y1，k2对应的电机外特性为y2，其中，y1，y2均指降额系数。表1为不同调制系数k时采取不同策略的对应表。

表1.调制系数与处理策略对应表

故障等级	调制系数	采取策略
			正常	k<a	逆变器正常工作，不采取处理策略
降额	a<k<b	通过外特性降额控制策略处理
			降额	k>b	通过电压差反馈降额控制策略处理

需要说明的是，在母线电压裕量充足的情况下，优选采用a<k<b时的降额方式，控制调制系数在一定的范围内，使相电压幅值始终小于母线电压限制值，避免逆变器饱和失控。

图6是本发明实施例提供的电流极限圆和电压控制椭圆示意图。

可选地，步骤S103，根据降额扭矩在三维电流查表中查询得到电流指令值之前，该永磁同步电机降额控制方法还包括：通过实验标定法建立三维电流查表。

在本发明实施例中，在d-q旋转坐标系下，电机的扭矩公式如下：

T_e＝p[ψ_fi_q+(L_d-L_q)i_di_q]

其中，ψ_f表示永磁体磁链、p表示电机极对数、L_d表示直轴电感、L_q表示交轴电感、i_d表示直轴电流分量和i_q表示交轴电流分量。在基速以下运行时，最主要的限制条件为逆变器最大输出电流i_s，即受限条件为电流极限圆：

因此此时采用最大转矩电流比控制策略(MTPA，Maximum Torque Per Ampere)，即电机在输出目标转矩条件下所需定子电流幅值最小，这种控制方式可以减小电机定子铜耗，提高效率，有利于逆变器开关器件的工作。如果通过计算的方法得到电流查表，运算过程非常复杂，控制时运算量较大，且无法排除电机及逆变器损耗的影响，因此本申请采用标定的手段(即上述实验标定法)得到i_d-i_q电流查表(电流MAP)，即上述三维电流查表。

可选地，通过实验标定法建立三维电流查表包括：通过实验标定法建立非弱磁工况电流查表以及弱磁工况电流查表，非弱磁工况电流查表以及弱磁工况电流查表结合得到三维电流查表。

可选地，通过实验标定法建立非弱磁工况三维电流查表具体包括如下步骤：设置转速步骤，在额定电压下，将永磁同步电机以预设转速运行；设置参数步骤，设置电流步长，并设置不同的直轴电流分量指令值和交轴电流分量指令值组合；遍历步骤，在电流极限圆内遍历所有的电机的状态，记录下不同的直轴电流分量指令值和交轴电流分量指令值组合所对应的实际扭矩；目标值确定步骤，确定每个实际扭矩所对应的电流幅值最小的直轴电流分量指令值和交轴电流分量指令值，并作为目标直轴电流分量指令值和目标交轴电流分量指令值记录下来，得到非弱磁工况电流查表；第一设置电压步骤，设置不同的工作电压，并重复执行设置电机步骤。

具体地，首先在额定电压下，用测功机将永磁同步电机拖到一个稳定的低转速(即上述预设转速)，保证在该转速下电机所有的扭矩状态都不会使电机进入弱磁工况下；设置电流步长，并给定不同的直轴电流分量指令值i_d ^*和交轴电流分量指令值i_q ^*组合；设置完成后在电流极限圆内遍历电机所有的电动和发电状态，记录电流指令值i_d ^*、i_q ^*和此时电机的实际扭矩；找到每个扭矩下电流幅值最小的直轴电流分量指令值i_d ^*和交轴电流分量指令值i_q ^*，该最小的直轴电流分量指令值i_d ^*和交轴电流分量指令值i_q ^*即为上述目标直轴电流分量指令值和目标交轴电流分量指令值，即得到了MTPA曲线，亦即上述非弱磁工况电流查表；在其他工作电压下重复以上步骤即可。

可选地，通过实验标定法建立弱磁工况三维电流查表具体包括如下步骤：确定步长步骤，确定电机的转速步长；设置相角步骤，在每个转速下设置不同的电压相角；建表步骤，记录每个电压相角所对应的实际扭矩、直轴电流分量指令值和交轴电流分量指令值，得到弱磁工况三维电流查表；第二设置电压步骤，设置不同的工作电压，并重复执行确定步长步骤。

具体来说，当电机在基速以上运行时，最主要的限制条件为逆变器直流侧电压的电压容量U_lim，反电势有可能会比母线电压值还要大，由于永磁同步电机励磁磁场是由永磁体产生的，磁场恒定，因而永磁同步电机的弱磁要通过控制策略来实现，通过调节定子电流，增加定子直轴电流分量削弱气隙磁场，来达到弱磁增速的目的。

在d-q旋转坐标系下，电机的电压公式如下：

u_d＝-ωL_qi_q+R_si_d

u_q＝ωL_di_d+ωψ_f+R_si_q

u_s≤u_limit

以上公式中各变量含义如下：ψ_f为永磁体磁链，ω为电机转子角速度，u_d为电压直轴分量，u_q为电压交轴分量，R_s为定子相电阻，u_s为电压矢量幅值。由以上公式可以看出，基速点以上输出扭矩主要受限于电压圆的限制。是否采用过调制策略导致母线电压限值U_{lim it}的不同，即电压限制椭圆轨迹不同，因此会产生不同的i_d-i_q电流查表。

具体地，进入弱磁区后，定子电流矢量沿着电压极限椭圆轨迹运动，因此在弱磁区，电压矢量幅值u_s不变，确定进入弱磁区后，确定电机转速ω的步长，在每个转速ω下，再以一定的步长给定电压相角，记录每个电压相角所对应的实际扭矩和对应的直轴电流分量指令值i_d ^*和交轴电流分量指令值i_q ^*，就得到了弱磁区的i_d-i_q电流查表，即上述弱磁工况三维电流查表；在其他工作电压下，重复以上操作。

本申请应用对象为电动车用永磁同步电机，提出了一种全域查表电流控制策略及降额方法，用以保证永磁同步电机在全部工作电压、转速和扭矩范围能够高效稳定的运行。本申请首先分别提出了基速点前后电流查表的实验标定方法，该方法具有很强的可操作性，对比现有通过计算方式得到的电流查表，由于考虑了电机和逆变器损耗等影响，得到的电流查表更加准确；其次，本申请根据不用的母线电压利用率和调制方式，提出不同的降额方法；解决了现有技术中将控制器输出的结果直接叠加到直轴电流中产生的电流波动影响电机控制效果的技术问题，提高了对永磁同步电机弱磁控制的可靠性及稳定性，避免了控制永磁同步电机的逆变器达到饱和造成非预期输出或损坏，保证了车辆在极低温工况、急加减速及恶劣路况下都能正常运行。

实施例二：

本发明实施例还提供了一种永磁同步电机降额控制装置，用于执行本发明实施例一所提供的永磁同步电机降额控制方法，以下对本发明实施例提供的永磁同步电机降额控制装置做具体介绍。

图7是本发明实施例提供的一种永磁同步电机降额控制装置的结构图，如图7所示，该永磁同步电机降额控制装置主要包括：比较模块71，第一确定模块72，第一查询模块73，控制模块74，其中：

比较模块71，用于获取电机的调制系数，并将调制系数与预设阈值进行比较，得到比较结果，其中，预设阈值包括第一预设阈值和第二预设阈值，且第一预设阈值小于第二预设阈值。

第一确定模块72，用于若比较结果为调制系数大于第一预设阈值且小于第二预设阈值，则基于调制系数确定电机的降额扭矩。

第一查询模块73，用于根据降额扭矩在三维电流查表中查询得到电流指令值，其中，电流指令值包括直轴电流分量指令值和交轴电流分量指令值，三维电流查表通过实验标定法建立得到。

第一控制模块74，用于基于查询得到的电流指令值控制逆变器输出相应的电流，以控制电机降额运行。

可选地，所述装置还包括：

获取模块，用于若比较结果为调制系数大于第二预设阈值，则获取电机的电压限制值和电压矢量值。

第二确定模块，用于基于电压限制值和电压矢量值确定电压调节值。

运算模块，用于将电压调节值叠加至所述电机的实际电压值，得到降额电压值。

第二查询模块，用于基于降额电压值在三维电流查表中查询得到电流指令值。

可选地，所述装置还包括：第二控制模块，用于若比较结果为调制系数小于第一预设阈值，则逆变器以当前输出的电流继续控制电机运行。

可选地，第一确定模块62，包括：

第一确定单元，用于基于调制系数确定电机的降额系数。

第二确定单元，用于根据降额系数确定电机的降额扭矩。

可选地，第一控制模块64，包括：

获取单元，用于获取电机的实际三相电流值，并通过坐标变换将实际三相电流值转换为旋转坐标系下的电流实际值。

运算单元，用于使电流指令值跟随旋转坐标系下的电流实际值，并通过比例积分控制运算法得到旋转坐标系下的电压参考值，其中，电压参考值包括直轴电压参考值和交轴电压参考值。

第一转换单元，用于通过坐标变换将电压参考值转换为静止坐标系下的电压参考值。

确定单元，用于将静止坐标系下的电压参考值采用脉宽调制算法确定逆变器所输出的电流值，以使逆变器控制所述电机降额运行。

可选地，所述装置还包括：建表模块，用于通过实验标定法建立三维电流查表。

可选地，建表模块包括：第一建表单元，用于通过实验标定法建立非弱磁工况电流查表；第二建表单元，用于通过实验标定法建立弱磁工况电流查表，其中，非弱磁工况电流查表以及弱磁工况电流查表结合得到三维电流查表。

具体地，第一建表单元具体包括如下步骤：

设置转速步骤，在额定电压下，将所述永磁同步电机以预设转速运行；

设置参数步骤，设置电流步长，并设置不同的直轴电流分量指令值和交轴电流分量指令值组合；

遍历步骤，在电流极限圆内遍历所有的所述电机的状态，记录下不同的所述直轴电流分量指令值和交轴电流分量指令值组合所对应的实际扭矩；

目标值确定步骤，确定每个所述实际扭矩所对应的电流幅值最小的直轴电流分量指令值和交轴电流分量指令值，并作为目标直轴电流分量指令值和目标交轴电流分量指令值记录下来，得到所述非弱磁工况电流查表；

第一设置电压步骤，设置不同的工作电压，并重复执行所述设置电机步骤。

具体地，第二建表单元具体包括如下步骤：

确定步长步骤，确定所述电机的转速步长；

设置相角步骤，在每个转速下设置不同的电压相角；

建表步骤，记录每个电压相角所对应的实际扭矩、直轴电流分量指令值和交轴电流分量指令值，得到所述弱磁工况电流查表；

第二设置电压步骤，设置不同的工作电压，并重复执行所述确定步长步骤。

本发明实施例所提供的装置，其实现原理及产生的技术效果和前述方法实施例相同，为简要描述，装置实施例部分未提及之处，可参考前述方法实施例中相应内容。

本发明实施例提供的永磁同步电机降额控制方法，与上述实施例提供的应永磁同步电机降额控制装置具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。

实施例三：

本发明实施例还提供了一种永磁同步电机，该永磁同步电机使用上述任一实施例所述的一种永磁同步电机降额控制方法。

本发明实施例中的永磁同步电机通过使用上述实施例所述的永磁同步电机降额控制方法进行降额控制，解决了现有技术中将控制器输出的结果直接叠加到直轴电流中产生的电流波动影响电机控制效果的技术问题，提高了对永磁同步电机弱磁控制的可靠性及稳定性，避免了控制永磁同步电机的逆变器达到饱和造成非预期输出或损坏，保证了车辆在极低温工况、急加减速及恶劣路况下都能正常运行。

在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

最后应说明的是，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种永磁同步电机降额控制方法，其特征在于，所述方法包括：

获取电机的调制系数，并将所述调制系数与预设阈值进行比较，得到比较结果，其中，所述预设阈值包括第一预设阈值和第二预设阈值，且所述第一预设阈值小于所述第二预设阈值；

若比较结果为所述调制系数大于第一预设阈值且小于第二预设阈值，则基于所述调制系数确定所述电机的降额扭矩；

根据所述降额扭矩在三维电流查表中查询得到电流指令值，其中，所述电流指令值包括直轴电流分量指令值和交轴电流分量指令值，所述三维电流查表通过实验标定法建立得到；

基于查询得到的所述电流指令值控制逆变器输出相应的电流，以控制所述电机降额运行。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于查询得到的所述电流指令值控制逆变器输出相应的电流，以控制所述电机降额运行之前，所述方法还包括：

若比较结果为所述调制系数大于第二预设阈值，则获取所述电机的电压限制值和电压矢量值；

基于所述电压限制值和所述电压矢量值确定电压调节值；

将所述电压调节值叠加至所述电机的实际电压值，得到降额电压值；

基于所述降额电压值在所述三维电流查表中查询得到所述电流指令值。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：若比较结果为所述调制系数小于所述第一预设阈值，则逆变器以当前输出的电流继续控制所述电机运行。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述调制系数确定所述电机的降额扭矩包括：

基于所述调制系数确定所述电机的降额系数；

根据所述降额系数确定所述电机的降额扭矩。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于查询得到的所述电流指令值控制逆变器输出相应的电流，以控制所述电机降额运行包括：

获取所述电机的实际三相电流值，并通过坐标变换将所述实际三相电流值转换为旋转坐标系下的电流实际值；

使所述电流指令值跟随所述旋转坐标系下的电流实际值，并通过比例积分控制运算法得到旋转坐标系下的电压参考值，其中，所述电压参考值包括直轴电压参考值和交轴电压参考值；

通过坐标变换将所述电压参考值转换为静止坐标系下的电压参考值；

将所述静止坐标系下的电压参考值采用脉宽调制算法确定逆变器所输出的电流值，以使逆变器控制所述电机降额运行。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述降额扭矩在三维电流查表中查询得到电流指令值之前，所述方法还包括：通过实验标定法建立三维电流查表；

其中，所述通过实验标定法建立三维电流查表包括：通过实验标定法建立非弱磁工况电流查表以及弱磁工况电流查表，所述非弱磁工况电流查表以及所述弱磁工况电流查表结合得到所述三维电流查表。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述通过实验标定法建立非弱磁工况电流查表具体包括如下步骤：

设置转速步骤，在额定电压下，将所述永磁同步电机以预设转速运行；

设置参数步骤，设置电流步长，并设置不同的直轴电流分量指令值和交轴电流分量指令值组合；

遍历步骤，在电流极限圆内遍历所有的所述电机的状态，记录下不同的所述直轴电流分量指令值和交轴电流分量指令值组合所对应的实际扭矩；

目标值确定步骤，确定每个所述实际扭矩所对应的电流幅值最小的直轴电流分量指令值和交轴电流分量指令值，并作为目标直轴电流分量指令值和目标交轴电流分量指令值记录下来，得到所述非弱磁工况电流查表；

第一设置电压步骤，设置不同的工作电压，并重复执行所述设置电机步骤。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述通过实验标定法建立弱磁工况电流查表具体包括如下步骤：

确定步长步骤，确定所述电机的转速步长；

设置相角步骤，在每个转速下设置不同的电压相角；

建表步骤，记录每个电压相角所对应的实际扭矩、直轴电流分量指令值和交轴电流分量指令值，得到所述弱磁工况电流查表；

第二设置电压步骤，设置不同的工作电压，并重复执行所述确定步长步骤。

9.一种永磁同步电机降额控制装置，其特征在于，所述装置包括：

比较模块，用于获取电机的调制系数，并将所述调制系数与预设阈值进行比较，得到比较结果，其中，所述预设阈值包括第一预设阈值和第二预设阈值，且所述第一预设阈值小于所述第二预设阈值；

第一确定模块，用于若比较结果为所述调制系数大于第一预设阈值且小于第二预设阈值，则基于所述调制系数确定所述电机的降额扭矩；

第一查询模块，用于根据所述降额扭矩在三维电流查表中查询得到电流指令值，其中，所述电流指令值包括直轴电流分量指令值和交轴电流分量指令值，所述三维电流查表通过实验标定法建立得到；

控制模块，用于基于查询得到的所述电流指令值控制逆变器输出相应的电流，以控制所述电机降额运行。

10.一种永磁同步电机，其特征在于，所述永磁同步电机使用上述权利要求1-8中任一所述的一种永磁同步电机降额控制方法。

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