CN113296022A - 一种电机主动短路状态的实时诊断方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电机主动短路状态的实时诊断方法，包括：获取电机的电驱动单元当前请求的门级驱动状态，三相电流，母线电压以及转速，求取相电流幅值；当电驱动单元请求的门级状态为主动短路状态，且转速大于主动短路诊断开启转速阈值时，进行主动短路诊断；当相电流幅值小于主动短路状态相电流阈值，或者母线电压大于主动短路状态母线电压阈值，则诊断为当前门级驱动状态为非主动短路状态；反之则诊断为主动短路状态。本发明在不增加主动短路继电器的情况下，根据门级驱动状态为主动短路状态时，转速与相电流幅值的关系，以及全关断状态下转速、相电流幅值及母线电压的关系来判断当前是否处于主动短路状态，具有较好的时效性。

Description

一种电机主动短路状态的实时诊断方法
技术领域
本发明涉及电机控制保护领域，特别涉及一种电机主动短路状态的实时诊断方法。
背景技术
在电动汽车的电机控制***中，永磁同步电机(PMSM)由于其高功率密度、高效率和小尺寸得到了广泛的应用。当装备永磁同步电机的新能源汽车出现扭矩失控，驱动***过温等严重故障时，要求电机控制器能迅速关闭电机输出。在低速条件下，通过关断绝缘珊双极型晶体管(IGBT)三相桥臂即可实现。然而高速运行时，关闭三相桥臂后，由于电机反电势过高，电机电流会通过IGBT的续流二极管向电池整流回馈，产生较大制动转矩对驱动***及动力电池造成损伤的同时会威胁到驾驶人员人身安全。
基于此，在实际应用中会将永磁同步电机三相互短，即主动短路(ASC)，实现主动短路的方法为IGBT上三桥全部关断，下三桥全部打开。主动短路状态能在高速时输出小扭矩，不会存在较高反电势。符合安全关断扭矩的需求，能有效降低对驱动***及动力电池的冲击，同时保护驾驶员的安全。
专利文献1(公开号：CN 109406997A)公开了一种电机主动短路继电器的测试方法，主要是针对增加主动短路继电器实现主动短路时，在上电时通过零转速检测判断第一，第二继电器处于闭合状态。打开第二继电器，在第一与第三相绕组加入第一激励信号，检测第一激励信号是否成功；然后打开第一继电器，根据第一继电器两端的电压判断第一继电器是否成功打开。本文献公开方案通过对短路继电器的打开测试，验证短路继电器是否正常，增加行驶过程中车辆电机主动短路功能的可靠性。
现有技术增加了主动短路继电器，通过主动短路继电器实现主动短路功能，对于主动短路功能的检测主要是对主动短路继电器能否正常开关进行检测。但是对于未增加主动短路继电器时的主动短路功能检测无法诊断；且该方法只能在上电时刻进行检测，无法诊断运行时是否能进入主动短路状态。
发明内容
本发明目的是：提供一种电机主动短路状态的实时诊断方法，在不增加主动短路继电器的情况下，通过电驱动单元三相IGBT桥臂实现主动短路时，通过三相电流以及母线电压对主动短路时的状态进行判断，以确定当前是否确实处于主动短路状态，且对于主动短路状态进行实时判断。
本发明的技术方案是：
一种电机主动短路状态的实时诊断方法，包括：
S1、获取电机的电驱动单元当前请求的门级驱动状态GateMode，三相电流Ia、Ib、Ic，母线电压Ubus以及转速n；
S2、将三相电流Ia、Ib、Ic经过Clark变换求得αβ坐标系下的Iα和Iβ，并进一步求取相电流幅值Is；
S3、判断当前是否需要进行主动短路诊断：即当电驱动单元请求的门级状态GateMode为主动短路状态，且转速n大于主动短路诊断开启转速阈值nDiaAsc时，进行主动短路诊断，进入S4；否则，不进行主动短路诊断,返回S1；
S4、通过主动短路诊断判断模块来诊断当前实际的门级驱动状态是否为主动短路状态：
当相电流幅值Is小于主动短路状态相电流阈值IThrdAsc，或者母线电压Ubus大于主动短路状态母线电压阈值UThrdAsc，则诊断为当前门级驱动状态为非主动短路状态；反之则诊断为当前门级驱动状态为主动短路状态。
优选的，步骤S3中，主动短路诊断开启的转速阈值nDiaAsc由实际标定获取，通过标定主动短路时不同转速下的相电流幅值大小，选取相电流幅值趋于平稳时的转速为主动短路诊断开启的转速阈值nDiaAsc。
优选的，步骤S4中，主动短路状态相电流阈值IThrdAsc由主动短路状态下主动短路诊断开启转速阈值nDiaAsc所对应的相电流幅值设定；
优选的，步骤S4中，主动短路状态母线电压阈值UThrdAsc通过标定获取，标定全关断状态下不同转速对应的相电流幅值以及母线电压，找到相电流幅值达到主动短路状态相电流阈值IThrdAsc时的电压值，并依据该电压值设定主动短路状态母线电压阈值UThrdAsc。
优选的，步骤S2中，三相电流Ia、Ib、Ic经过Clark变换求得αβ坐标系下的Iα和Iβ：
Figure BDA0003092059690000031
其中K为
Figure BDA0003092059690000032
或
Figure BDA0003092059690000033
进一步求取相电流幅值Is：
Figure BDA0003092059690000034
本发明的优点是：
本发明提出的电机主动短路状态的实时诊断方法，在不增加主动短路继电器的情况下，根据门级驱动状态为主动短路状态时，转速与相电流幅值的关系，以及全关断状态下转速、相电流幅值及母线电压的关系来判断当前是否处于主动短路状态，具有较好的时效性。
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为本发明的电机主动短路状态的实时诊断方法的流程图；
图2为主动短路时转速与相电流幅值的关系曲线。
具体实施方式
本发明提出的电机主动短路状态的实时诊断方法，其采用的原理为：
(1)当电机处于主动短路状态时，三相电流幅值与电机转速满足如下关系：相电流随着转速升高而迅速升高，然后逐步趋于平稳。故可以在转速大于一定转速后通过相电流的幅值来判断电机是否处于主动短路状态。
(2)若实际三相桥臂处于全关断时，高速状态时存在反电势高于母线电压的情况，使得相电流幅值升高，影响通过相电流幅值判断是否处于主动短路状态的准确性；而此时母线电压将会被拉升，故还可参考母线电压作为补充的主动短路状态判断条件，即若母线电压上升超过一定阈值则判定实际驱动状态非主动短路状态。
如图1所示，本发明提出的电机主动短路状态的实时诊断方法，包括：
S1、获取电机的电驱动单元当前请求的门级驱动状态GateMode，三相电流Ia、Ib、Ic，母线电压Ubus以及转速n；
S2、将三相电流Ia、Ib、Ic经过Clark变换求得αβ坐标系下的Iα和Iβ：
Figure BDA0003092059690000041
其中K为
Figure BDA0003092059690000042
或
Figure BDA0003092059690000043
进一步求取相电流幅值Is：
Figure BDA0003092059690000044
S3、判断当前是否需要进行主动短路诊断：即当电驱动单元请求的门级状态GateMode为主动短路状态，且转速n大于主动短路诊断开启转速阈值nDiaAsc时，进行主动短路诊断，输出主动短路诊断激活标志FlgEnDiaAsc为1，进入S4；否则，不进行主动短路诊断，输出该标志位为0，返回S1；
其中，主动短路诊断开启的转速阈值nDiaAsc由实际标定获取，通过标定主动短路时不同转速下的相电流幅值大小，选取相电流幅值趋于平稳时的转速为主动短路诊断开启的转速阈值nDiaAsc。如图2所示，为主动短路时转速与相电流幅值的关系趋势图。
S4、当主动短路诊断激活标志FlgEnDiaAsc为1时，进行门级驱动状态是否处于主动短路状态的诊断，具体时通过主动短路诊断判断模块来诊断当前实际的门级驱动状态是否为主动短路状态：
当相电流幅值Is小于主动短路状态相电流阈值IThrdAsc，或者母线电压Ubus大于主动短路状态母线电压阈值UThrdAsc，则诊断为当前门级驱动状态为非主动短路状态，将主动短路诊断结果标志位FlgDiaAscResult置1；反之则诊断为当前门级驱动状态为主动短路状态。
其中，主动短路状态相电流阈值IThrdAsc由主动短路状态下主动短路诊断开启转速阈值nDiaAsc所对应的相电流幅值设定；主动短路状态母线电压阈值UThrdAsc通过标定获取，标定全关断状态下不同转速对应的相电流幅值以及母线电压，找到相电流幅值达到主动短路状态相电流阈值IThrdAsc时的电压值，并依据该电压值设定主动短路状态母线电压阈值UThrdAsc。
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 (6)

1.一种电机主动短路状态的实时诊断方法，其特征在于，包括：
S1、获取电机的电驱动单元当前请求的门级驱动状态GateMode，三相电流Ia、Ib、Ic，母线电压Ubus以及转速n；
S2、将三相电流Ia、Ib、Ic经过Clark变换求得αβ坐标系下的Iα和Iβ，并进一步求取相电流幅值Is；
S3、判断当前是否需要进行主动短路诊断：即当电驱动单元请求的门级状态GateMode为主动短路状态，且转速n大于主动短路诊断开启转速阈值nDiaAsc时，进行主动短路诊断，进入S4；否则，不进行主动短路诊断,返回S1；
S4、通过主动短路诊断判断模块来诊断当前实际的门级驱动状态是否为主动短路状态：当相电流幅值Is小于主动短路状态相电流阈值IThrdAsc，则诊断为当前门级驱动状态为非主动短路状态；反之则诊断为当前门级驱动状态为主动短路状态。
2.根据权利要求1所述的电机主动短路状态的实时诊断方法，其特征在于，步骤S4中，通过主动短路诊断判断模块来诊断当前实际的门级驱动状态是否为主动短路状态的方法替换为：当母线电压Ubus大于主动短路状态母线电压阈值UThrdAsc，则诊断为当前门级驱动状态为非主动短路状态；反之则诊断为当前门级驱动状态为主动短路状态。
3.根据权利要求1或2所述的电机主动短路状态的实时诊断方法，其特征在于，
步骤S3中，主动短路诊断开启的转速阈值nDiaAsc由实际标定获取，通过标定主动短路时不同转速下的相电流幅值大小，选取相电流幅值趋于平稳时的转速为主动短路诊断开启的转速阈值nDiaAsc。
4.根据权利要求3所述的电机主动短路状态的实时诊断方法，其特征在于，
步骤S4中，主动短路状态相电流阈值IThrdAsc由主动短路状态下主动短路诊断开启转速阈值nDiaAsc所对应的相电流幅值设定；
5.根据权利要求3所述的电机主动短路状态的实时诊断方法，其特征在于，
步骤S4中，主动短路状态母线电压阈值UThrdAsc通过标定获取，标定全关断状态下不同转速对应的相电流幅值以及母线电压，找到相电流幅值达到主动短路状态相电流阈值IThrdAsc时的电压值，并依据该电压值设定主动短路状态母线电压阈值UThrdAsc。
6.根据权利要求1所述的电机主动短路状态的实时诊断方法，其特征在于，
步骤S2中，三相电流Ia、Ib、Ic经过Clark变换求得αβ坐标系下的Iα和Iβ：
Figure FDA0003092059680000021
其中K为
Figure FDA0003092059680000022
或
Figure FDA0003092059680000023
进一步求取相电流幅值Is：
Figure FDA0003092059680000024
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