本發(fā)明涉及電機技術(shù)領(lǐng)域，特別是指一種電機控制方法及裝置。

背景技術(shù)：

面對日趨嚴峻的能源與環(huán)境問題，節(jié)能與新能源汽車正成為當前各國研究的熱點，世界主要國家的政府都投入了大量人力物力進行相關(guān)的研發(fā)工作，大力發(fā)展節(jié)能與新能源汽車對于實現(xiàn)全球可持續(xù)發(fā)展、保護人類賴以生存的地球環(huán)境具有重要意義。在我國，節(jié)能與新能源汽車得到了政府和工業(yè)界的高度重視，并將其定為戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)之一。發(fā)展節(jié)能與新能源汽車，尤其是具有零污染、零排放的純電動汽車，不僅對我國能源安全、環(huán)境保護具有重大意義，同時也是我國汽車領(lǐng)域今后發(fā)展的趨勢。

純電動汽車通過電機驅(qū)動車輪來實現(xiàn)車輛行駛，電機驅(qū)動及控制作為純電動汽車的核心對整車性能影響重大，為此成為國內(nèi)外各大純電動汽車廠商研究的重點。隨著永磁材料、電力電子技術(shù)、控制理論、電機制造以及信號處理硬件的發(fā)展，永磁同步電機(PMSM)得到了普遍應(yīng)用，永磁同步電動機由于具有高效率、高輸出轉(zhuǎn)矩、高功率密度以及良好的動態(tài)性能等優(yōu)點，目前成為純電動汽車驅(qū)動系統(tǒng)的主流。永磁同步電機的勵磁磁動勢是由永磁體產(chǎn)生的，無法像他勵直流電機一樣進行調(diào)節(jié)，因此當電機端電壓隨轉(zhuǎn)速升高到逆變器能夠輸出的最大電壓之后，電機電樞繞組電流不能再增大，此時如要繼續(xù)提高轉(zhuǎn)速只有靠調(diào)節(jié)交、直軸電流來實現(xiàn)，通過增加電機直軸去磁電流和減小交軸電流分量來削弱氣隙合成磁場，從而維持電壓平衡關(guān)系，獲得弱磁效果。目前國內(nèi)外的純電動汽車中，大多數(shù)均由電機連接單級減速器直接驅(qū)動車輪行駛，中間無檔位變換裝置，這也為高車速狀態(tài)下永磁同步電機的弱磁控制提出了更高的要求，即通過合理的弱磁控制使驅(qū)動電機在高轉(zhuǎn)速條件下維持恒功率調(diào)速。由此可見，永磁同步電機弱磁控制已經(jīng)成為當前電機研究的一個重要課題。

弱磁控制是永磁同步電機以寬速度范圍運行的重要控制策略之一，常見的弱磁控制方法有查表法、梯度下降法、公式法、負i_d(直軸電流)補償法等，其中查表法依賴大量實驗數(shù)據(jù)，實現(xiàn)復(fù)雜；梯度下降法計算量很大，在對實時性要求非常高的純電動汽車電機控制中會極大地增加運算負荷，同時電機參數(shù)的攝動也會影響控制效果；公式法依賴于電機模型，在實際工程中很少應(yīng)用；負i_d補償法具有較好的魯棒性，對電機參數(shù)的攝動不敏感，同時算法簡單可靠，因此被廣泛應(yīng)用于純電動汽車永磁同步電機的控制中，但該方法在進入到深度弱磁狀態(tài)后容易造成電流振蕩，進而影響行車安全。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種電機控制方法及裝置，解決現(xiàn)有技術(shù)中永磁同步電機深度弱磁控制中存在電流振蕩，影響行車安全的問題。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明實施例提供一種電機控制方法，包括：

獲取電機的當前轉(zhuǎn)速、直軸實際電流和交軸實際電流；

根據(jù)所述當前轉(zhuǎn)速得到對應(yīng)的直軸限制電流和交軸限制電流；

根據(jù)所述直軸實際電流、交軸實際電流、直軸限制電流和交軸限制電流，進行電機的弱磁控制。

可選的，所述根據(jù)所述當前轉(zhuǎn)速得到對應(yīng)的直軸限制電流和交軸限制電流的步驟包括：

根據(jù)所述當前轉(zhuǎn)速查詢得到對應(yīng)的初步直軸電流和初步交軸電流；

判斷所述初步直軸電流是否滿足直軸梯度限制條件，且所述初步交軸電流是否滿足交軸梯度限制條件；

若是，則將所述初步直軸電流作為直軸限制電流，將所述初步交軸電流作為交軸限制電流；

若否，則根據(jù)直軸實際電流和第一預(yù)設(shè)值得到直軸限制電流，根據(jù)交軸實際電流得到交軸限制電流。

可選的，在所述根據(jù)所述當前轉(zhuǎn)速得到對應(yīng)的直軸限制電流和交軸限制電流之前，所述電機控制方法還包括：

根據(jù)電機的轉(zhuǎn)速得到對應(yīng)的直軸電流理想值、交軸電流理想值、直軸電流實驗值和交軸電流實驗值；

根據(jù)所述直軸電流理想值和直軸電流實驗值得到對應(yīng)的初步直軸電流；

根據(jù)所述交軸電流理想值和交軸電流實驗值得到對應(yīng)的初步交軸電流；

存儲所述電機的轉(zhuǎn)速與初步直軸電流和初步交軸電流之間的映射關(guān)系。

可選的，所述根據(jù)所述直軸實際電流、交軸實際電流、直軸限制電流和交軸限制電流，進行電機的弱磁控制的步驟包括：

根據(jù)所述直軸實際電流和直軸限制電流得到對應(yīng)的直軸電壓；

根據(jù)所述交軸實際電流和交軸限制電流得到對應(yīng)的交軸電壓；

根據(jù)所述直軸電壓、交軸電壓、電壓矢量最大有效值和電壓矢量最大有效值的余量，得到直軸弱磁控制電流，對電機進行弱磁控制。

可選的，所述根據(jù)所述直軸電壓、交軸電壓、電壓矢量最大有效值和電壓矢量最大有效值的余量，得到直軸弱磁控制電流的步驟采用如下計算公式：

其中，Δi_d表示直軸弱磁控制電流，K_P表示比例積分調(diào)節(jié)中的比例系數(shù)，K_I表示比例積分調(diào)節(jié)中的積分系數(shù)，Δe表示調(diào)節(jié)電壓誤差，U_max表示電壓矢量最大有效值，ΔU表示電壓矢量最大有效值的余量，U_d表示直軸電壓，U_q表示交軸電壓。

本發(fā)明還提供了一種電機控制裝置，包括：

獲取模塊，用于獲取電機的當前轉(zhuǎn)速、直軸實際電流和交軸實際電流；

第一處理模塊，用于根據(jù)所述當前轉(zhuǎn)速得到對應(yīng)的直軸限制電流和交軸限制電流；

控制模塊，用于根據(jù)所述直軸實際電流、交軸實際電流、直軸限制電流和交軸限制電流，進行電機的弱磁控制。

可選的，所述第一處理模塊包括：

查詢子模塊，用于根據(jù)所述當前轉(zhuǎn)速查詢得到對應(yīng)的初步直軸電流和初步交軸電流；

判斷子模塊，用于判斷所述初步直軸電流是否滿足直軸梯度限制條件，且所述初步交軸電流是否滿足交軸梯度限制條件；

第一處理子模塊，用于若是，則將所述初步直軸電流作為直軸限制電流，將所述初步交軸電流作為交軸限制電流；

第二處理子模塊，用于若否，則根據(jù)直軸實際電流和第一預(yù)設(shè)值得到直軸限制電流，根據(jù)交軸實際電流得到交軸限制電流。

可選的，所述電機控制裝置還包括：

第二處理模塊，用于在所述根據(jù)所述當前轉(zhuǎn)速得到對應(yīng)的直軸限制電流和交軸限制電流之前，根據(jù)電機的轉(zhuǎn)速得到對應(yīng)的直軸電流理想值、交軸電流理想值、直軸電流實驗值和交軸電流實驗值；

第三處理模塊，用于根據(jù)所述直軸電流理想值和直軸電流實驗值得到對應(yīng)的初步直軸電流；

第四處理模塊，用于根據(jù)所述交軸電流理想值和交軸電流實驗值得到對應(yīng)的初步交軸電流；

存儲模塊，用于存儲所述電機的轉(zhuǎn)速與初步直軸電流和初步交軸電流之間的映射關(guān)系。

可選的，所述控制模塊包括：

第三處理子模塊，用于根據(jù)所述直軸實際電流和直軸限制電流得到對應(yīng)的直軸電壓；

第四處理子模塊，用于根據(jù)所述交軸實際電流和交軸限制電流得到對應(yīng)的交軸電壓；

第五處理子模塊，用于根據(jù)所述直軸電壓、交軸電壓、電壓矢量最大有效值和電壓矢量最大有效值的余量，得到直軸弱磁控制電流，對電機進行弱磁控制。

可選的，所述第五處理子模塊采用如下計算公式：

其中，Δi_d表示直軸弱磁控制電流，K_P表示比例積分調(diào)節(jié)中的比例系數(shù)，K_I表示比例積分調(diào)節(jié)中的積分系數(shù)，Δe表示調(diào)節(jié)電壓誤差，U_max表示電壓矢量最大有效值，ΔU表示電壓矢量最大有效值的余量，U_d表示直軸電壓，U_q表示交軸電壓。

本發(fā)明的上述技術(shù)方案的有益效果如下：

上述方案中，所述電機控制方法通過根據(jù)電機的轉(zhuǎn)速得到對應(yīng)的直軸限制電流和交軸限制電流，進而對電機進行弱磁控制，能夠使電機工作點在深度弱磁控制中盡量沿最大轉(zhuǎn)矩電壓比軌跡運動，削弱電機深度弱磁控制中的電流振蕩，改善控制效果，保證行車安全。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例一的電機控制方法流程示意圖；

圖2為本發(fā)明實施例一的電機弱磁控制軌跡示意圖；

圖3為本發(fā)明實施例一的電機弱磁控制框架示意圖；

圖4為本發(fā)明實施例一的直軸限制電流和交軸限制電流動態(tài)限制示意圖；

圖5為本發(fā)明實施例二的電機控制裝置結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明要解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖及具體實施例進行詳細描述。

本發(fā)明針對現(xiàn)有的技術(shù)中永磁同步電機深度弱磁控制中存在電流振蕩，影響行車安全的問題，提供了多種解決方案，具體如下：

實施例一

如圖1所示，本發(fā)明實施例一提供一種電機控制方法，包括：

步驟11：獲取電機的當前轉(zhuǎn)速、直軸實際電流和交軸實際電流；

步驟12：根據(jù)所述當前轉(zhuǎn)速得到對應(yīng)的直軸限制電流和交軸限制電流；

步驟13：根據(jù)所述直軸實際電流、交軸實際電流、直軸限制電流和交軸限制電流，進行電機的弱磁控制。

本發(fā)明實施例一提供的所述電機控制方法通過根據(jù)電機的轉(zhuǎn)速得到對應(yīng)的直軸限制電流和交軸限制電流，進而對電機進行弱磁控制，能夠使電機工作點在深度弱磁控制中盡量沿最大轉(zhuǎn)矩電壓比軌跡運動，削弱電機深度弱磁控制中的電流振蕩，改善控制效果，保證行車安全。

為了實現(xiàn)弱磁控制的平滑過渡，并且進一步削弱電流振蕩，本實施例中，所述根據(jù)所述當前轉(zhuǎn)速得到對應(yīng)的直軸限制電流和交軸限制電流的步驟包括：根據(jù)所述當前轉(zhuǎn)速查詢得到對應(yīng)的初步直軸電流和初步交軸電流；判斷所述初步直軸電流是否滿足直軸梯度限制條件，且所述初步交軸電流是否滿足交軸梯度限制條件；

若是，則將所述初步直軸電流作為直軸限制電流，將所述初步交軸電流作為交軸限制電流；若否，則根據(jù)直軸實際電流和第一預(yù)設(shè)值得到直軸限制電流，根據(jù)交軸實際電流得到交軸限制電流。

為了滿足電機的實時需求，本實施例中，在所述根據(jù)所述當前轉(zhuǎn)速得到對應(yīng)的直軸限制電流和交軸限制電流之前，所述電機控制方法還包括：根據(jù)電機的轉(zhuǎn)速得到對應(yīng)的直軸電流理想值、交軸電流理想值、直軸電流實驗值和交軸電流實驗值；根據(jù)所述直軸電流理想值和直軸電流實驗值得到對應(yīng)的初步直軸電流；根據(jù)所述交軸電流理想值和交軸電流實驗值得到對應(yīng)的初步交軸電流；存儲所述電機的轉(zhuǎn)速與初步直軸電流和初步交軸電流之間的映射關(guān)系。

為了保證在深度弱磁控制中不會由于比例積分PI控制超調(diào)而引起過流問題，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，本實施例中，所述根據(jù)所述直軸實際電流、交軸實際電流、直軸限制電流和交軸限制電流，進行電機的弱磁控制的步驟包括：根據(jù)所述直軸實際電流和直軸限制電流得到對應(yīng)的直軸電壓；根據(jù)所述交軸實際電流和交軸限制電流得到對應(yīng)的交軸電壓；根據(jù)所述直軸電壓、交軸電壓、電壓矢量最大有效值和電壓矢量最大有效值的余量，得到直軸弱磁控制電流，對電機進行弱磁控制。

具體的，所述根據(jù)所述直軸電壓、交軸電壓、電壓矢量最大有效值和電壓矢量最大有效值的余量，得到直軸弱磁控制電流的步驟采用如下計算公式：

其中，Δi_d表示直軸弱磁控制電流，K_P表示比例積分調(diào)節(jié)中的比例系數(shù)，K_I表示比例積分調(diào)節(jié)中的積分系數(shù)，Δe表示調(diào)節(jié)電壓誤差，U_max表示電壓矢量最大有效值，ΔU表示電壓矢量最大有效值的余量，U_d表示直軸電壓，U_q表示交軸電壓。

下面對本發(fā)明實施例提供的電機控制方法進行進一步說明，以永磁同步電機為例。

如圖2所示，本實施例中的永磁同步電機控制在D(直軸)、Q(交軸)坐標系，穩(wěn)態(tài)下的電壓方程為：

其中u_d與u_q分別表示D、Q軸電壓；i_d與i_q分別表示D、Q軸電流；L_d與L_q分別表示D、Q軸電感；ω表示電機轉(zhuǎn)速(角速度)；R_s表示電樞繞組電阻；ψ_s表示永磁體磁鏈。

轉(zhuǎn)矩方程為：

其中T_e表示電機扭矩，n_p為極對數(shù)，其他參數(shù)含義同上。

電機在實際工作過程中受逆變器輸出電流和電機本身額定電流的限制，穩(wěn)定運行時，電流矢量幅值為

其中i_s為電流矢量(相電流有效值)，其最大值不超過i_smax(電流矢量最大值)，即電機工作受圖2中的電流極限圓M限制，其他參數(shù)含義同上。

另外永磁同步電機穩(wěn)定運行時，還受逆變器輸出電壓的限制：

其中U_DC為逆變器直流側(cè)電壓(直流母線電壓值)，其他參數(shù)含義同上。

令電壓矢量有效值的最大值當電流調(diào)節(jié)器飽和后，電機相電壓等于時，轉(zhuǎn)速ω對應(yīng)D、Q坐標系下的一個圓心為的橢圓，將該橢圓稱為電壓極限橢圓N，對某一給定轉(zhuǎn)速，電動機穩(wěn)定運行時，定子電流不能超過該轉(zhuǎn)速下的橢圓軌跡，最多只能落在橢圓上。隨著轉(zhuǎn)速ω的增大(ω₁＞ω₂)，電壓極限橢圓會縮小，形成一組橢圓曲線。

圖2中，T₁與T₂為等扭矩曲線，在永磁同步電機工作過程中，隨著轉(zhuǎn)速的增加，電機工作點運行軌跡由O開始，首先沿O-A軌跡(最大轉(zhuǎn)矩電流比控制，MTPA)運動，在此期間電機能夠輸出最大扭矩；當達到A點后若轉(zhuǎn)速再升高，受制于電流極限橢圓的限制，運動軌跡將沿電流極限圓運動，即A-B軌跡，此時進入弱磁控制；運動到B點后，若轉(zhuǎn)速再升高電機工作點還將會受到電壓極限橢圓的限制，此時電機進入到深度弱磁控制，電機工作點將沿B-C軌跡(最大轉(zhuǎn)矩電壓比，MTPV)運動，其中B-C段稱為深度弱磁狀態(tài)。

但是，那是理想狀態(tài)下的永磁同步電機工作點軌跡(O-A-B-C)，其中O-A階段電機轉(zhuǎn)速未超過基速，此時采用MTPA控制，A-B階段對應(yīng)著轉(zhuǎn)速超過基速，此時進入到弱磁控制，B-C階段對應(yīng)著電機轉(zhuǎn)速進一步上升，進入到深度弱磁狀態(tài)，此時電機沿MTPV軌跡移動。目前(傳統(tǒng)負i_d補償法)能夠保證在A-B弱磁階段電機工作點軌跡沿電流極限圓運動，但經(jīng)過B點后工作點不是沿B-C軌跡而是沿B-D軌跡繼續(xù)運動。

可以計算D點處的斜率K_D來驗證，(d表示微分運算)。當進入到深度弱磁控制后，隨著電機轉(zhuǎn)速的不斷升高，采用傳統(tǒng)負i_d補償法，電機工作點將會運行到D點附近，此時斜率K_D將會非常大，即i_d的微小變化將導(dǎo)致i_q電流環(huán)很大的增益變化，這種變化會導(dǎo)致系統(tǒng)的不穩(wěn)定，可表現(xiàn)為電流和轉(zhuǎn)矩振蕩，同時使電流環(huán)調(diào)節(jié)器飽和，以上問題限制了電機性能的提升。

本實施例中，永磁同步電機弱磁控制框架如圖3所示，其中i_dm表示由最大轉(zhuǎn)矩電流比控制得到的D軸電流，i_dm^*表示經(jīng)過動態(tài)限制的D軸電流，i_dc表示梯度限制后的D軸電流命令，i_qm表示電流極限圓限制后得到的Q軸電流，i_qm^*表示經(jīng)過動態(tài)限制的Q軸電流，i_qc表示梯度限制后的Q軸電流命令，i_df表示反饋的實際D軸電流，i_qf表示反饋的實際Q軸電流，U_d表示D軸電壓，U_q表示Q軸電壓，U_max表示電壓矢量有效值的最大值/最大允許電壓(也就是上述u_s)，ΔU表示電壓矢量最大有效值的余量/電壓余量，ω表示電機轉(zhuǎn)速。

如圖3所示，本實施例中采用電壓調(diào)節(jié)環(huán)，根據(jù)U_max和反饋的D、Q軸電壓命令的差值，通過比例積分PI調(diào)節(jié)自動調(diào)整勵磁水平，得到D軸弱磁控制電流Δi_d。采用該方法進行弱磁控制可以不依賴于電機參數(shù)，弱磁的建立和勵磁水平通過電壓環(huán)進行調(diào)整，并且能夠平滑實現(xiàn)O-A階段與A-B階段的過渡，即MTPA到弱磁階段的過渡。

本方案在保證了MTPA向弱磁控制的平滑過渡，以及一般弱磁到深度弱磁間的平滑過渡的同時，還將電機工作點控制在了MTPV軌跡中；削弱了深度弱磁時的電流和扭矩的振蕩，改善了控制效果。

具體的，圖3中虛線框內(nèi)的部分專門用于弱磁控制。虛線框1內(nèi)部為負i_d補償參數(shù)計算，用于計算補償參數(shù)Δi_d，其具體計算方法如下：

式(5)中Δe表示調(diào)節(jié)電壓誤差，K_P表示比例系數(shù)K_I表示積分系數(shù)，Δe的表達式如下：

根據(jù)式(5)、(6)可以看出，本方案中引入了電壓矢量最大有效值的余量/電壓余量ΔU，該電壓余量能夠保證在深度弱磁控制中不會由于PI控制超調(diào)而引起過流問題，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。另外本發(fā)明中，根據(jù)調(diào)節(jié)電壓誤差Δe的大小來決定補償參數(shù)Δi_d的取值，若Δe≥0則認為無弱磁需求，不對通過MTPA計算得到的D軸電流進行補償，若Δe＜0則認為已經(jīng)存在弱磁需求，此時通過PI計算補償參數(shù)并對D軸電流進行補償。

考慮到PI調(diào)節(jié)過程中若Δe＜0條件一直滿足，則Δi_d值將會持續(xù)增大，進而導(dǎo)致負向的D軸電流過大從而不滿足弱磁控制需求，因此需要對其進行限制，傳統(tǒng)負i_d補償法中一般將該限制值固定，即限制補償后的D軸電流不小于該值，同時傳統(tǒng)方法未對Q軸電流進行有效限制，采用這種方法進行弱磁控制由于不能夠控制電機工作點沿MTPV曲線運動，因此阻礙了控制性能的提高。

與傳統(tǒng)負i_d補償法弱磁控制不同，隨著電機轉(zhuǎn)速不斷升高，電機工作點到達B點即深度弱磁拐點后，本方案通過對D軸電流與Q軸電流進行動態(tài)限制，迫使電機工作點沿圖2中的B-C軌跡運動(MTPV軌跡)，另外通過對限制后的D軸電流與Q軸電流進行梯度限制，來實現(xiàn)電機向深度弱磁的平滑過渡。與傳統(tǒng)負i_d補償法弱磁控制相比，本發(fā)明實施例提供的方法中對D、Q軸電流限制是動態(tài)的，即根據(jù)電機的工作狀態(tài)進行限制，因此能夠使電機工作點在深度弱磁控制中盡可能的沿MTPV軌跡運動，另外本發(fā)明考慮了平滑過渡問題，以上改進均為控制性能的提高奠定了基礎(chǔ)。

下面對本發(fā)明中D軸電流與Q軸電流的動態(tài)限制，以及后續(xù)的平滑過渡(梯度限制)，分別進行說明(虛線框2部分)。

(1)D、Q軸電流動態(tài)限制

最大轉(zhuǎn)矩電壓比軌跡方程如下：

參數(shù)含義同上。

對于插入式永磁同步電機，進入到深度弱磁后工作點沿MTPV軌跡運動，因此D軸的最大負向電流不應(yīng)超過B點處的D軸電流，其中B點處的D軸電流i_dB，可以按照以下公式計算得到。

式(8)中電機相電流基波有效值I_lim為電機最大相電流基波有效值。根據(jù)式(4)、(7)能夠得到在轉(zhuǎn)速不斷增加條件下電機在深度弱磁時的D軸電流變化軌跡，但以上三個公式對電機參數(shù)具有高度的依賴性，參數(shù)的準確性對于不同轉(zhuǎn)速條件下D軸電流的計算結(jié)果影響很大。一般來說在深度弱磁控制中，會有磁路飽和問題，這將對D、Q軸電感產(chǎn)生影響，其中Q軸電感隨Q軸電流的增加變化更大，且呈非線性關(guān)系，因此單純的采用以上公式計算不同轉(zhuǎn)速條件下的MTPV軌跡會有較大誤差(采用以上公式計算得到的是理想的MTPV軌跡)。

而本實施例中，首先采用公式(4)、(7)計算得到深度弱磁時的MTPV軌跡數(shù)據(jù)(電機參數(shù)按照定值計算)，并定義該軌跡為理想軌跡，在此基礎(chǔ)上進行臺架試驗，以理想MTPV軌跡為基礎(chǔ)，對其進行修正，最終得到電機深度弱磁控制中的MTPV修正軌跡，在此基礎(chǔ)上，根據(jù)電壓極限橢圓與該修正軌跡的交點，便能夠得到不同電機轉(zhuǎn)速條件下與D、Q軸電流的映射關(guān)系。

將以上映射關(guān)系以表格的方式存儲，在實際控制中，當電機進入到深度弱磁轉(zhuǎn)速區(qū)間，利用當前轉(zhuǎn)速通過查表方法得到一組對應(yīng)的D、Q軸電流，并根據(jù)該電流進行限制，即圖3中的i_dm^*不超過通過查詢得到的D軸電流，另外i_qm^*等于查詢得到的Q軸電流。通過以上方法能夠?qū)⒂来磐诫姍C深度弱磁時的工作點盡量限制在MTPV軌跡上，從而改善了控制效果，并且采用該方法不容易造成深度弱磁控制中電流調(diào)節(jié)器的飽和。

其中D、Q軸電流的動態(tài)限制具體如圖4所示。

(2)D、Q軸電流平滑過渡

為保證一般弱磁向深度弱磁的平滑過渡，以及深度弱磁控制中D、Q軸電流的平滑變化，本實施例中加入梯度限制環(huán)節(jié)，限制方法見式(9)、(10)。

式(9)為D軸電流平滑過渡算法，其中K_dm為D軸電流梯度系數(shù)，該系數(shù)大于0，i_dc(n)表示本控制周期的D軸命令電流，i_dc(n-1)表示上一控制周期的D軸命令電流，表示本控制周期內(nèi)經(jīng)過動態(tài)限制得到的D軸電流，表示上一控制周期內(nèi)經(jīng)過動態(tài)限制得到的D軸電流。根據(jù)式(9)可以得到，若本控制周期與上一控制周期的變化不超過|K_dm|則本控制周期的D軸命令電流i_dc(n)等于若以上條件未得到滿足，則將i_dc(n)的輸出值限制在上一周期D軸命令電流值±K_dm的范圍內(nèi)，通過限制變化梯度的方式來保證深度弱磁的平滑過渡。

比如，|K_dm|等于2，上一周期i_dc(n)的輸出值為5，這次查詢得到的i_dc(n)的輸出值為6，由于6在5±2的范圍內(nèi)，所以，本周期i_dc(n)的輸出值為6；若此次查詢得到的i_dc(n)的輸出值為9，由于9不在5±2的范圍內(nèi)，所以，本周期i_dc(n)的輸出值取5±2范圍內(nèi)最靠近9的值5+2，得到本周期i_dc(n)的輸出值為7。

式(10)中K_qm為Q軸電流梯度系數(shù)，該系數(shù)大于0，i_qc(n)表示本控制周期的Q軸命令電流，i_qc(n-1)表示上一控制周期的Q軸命令電流，表示本控制周期內(nèi)經(jīng)過動態(tài)限制得到的Q軸電流，表示上一控制周期內(nèi)經(jīng)過動態(tài)限制得到的Q軸電流，具體限制機理同上。

綜上所述，本實施例針對純電動汽車弱磁控制中存在的問題，提供了一種科適用于裝備永磁同步電機純電動汽車的弱磁控制方法，該方法基于負i_d補償理論，并在此基礎(chǔ)上進行了改良。在電機伴隨著轉(zhuǎn)速的升高進入到深度弱磁狀態(tài)后，即D、Q軸電流(直軸、交軸電流)軌跡脫離電流極限圓并收縮到圓的內(nèi)部，根據(jù)反饋的D、Q軸電壓通過PI調(diào)節(jié)對D軸電流進行補償，自動調(diào)節(jié)勵磁水平；在此基礎(chǔ)上根據(jù)電機的工作狀態(tài)同步的對D、Q軸電流進行限制，使D、Q軸電流(電機工作點)在深度弱磁控制中盡量沿最大轉(zhuǎn)矩電壓比軌跡運動，另外本發(fā)明中引入了電壓余量ΔU，該電壓余量能夠保證在深度弱磁控制中不會由于PI控制超調(diào)而引起過流問題，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

本實施例在深度弱磁控制中，計算D、Q軸電流限制值時考慮到磁路飽和對電機參數(shù)的影響，結(jié)合理論公式與電機臺架試驗，得到電機轉(zhuǎn)速與D、Q軸電流的映射關(guān)系，并將其以表格的方式存儲，在實際深度弱磁控制中，通過電機轉(zhuǎn)速便可直接查詢得到對應(yīng)的最大負向D軸電流與Q軸電流的限值，由于該表格為事先確定完成，因此保證了電機控制的實時性需求。

本實施例考慮了深度弱磁切換點的過渡以及深度弱磁控制中D、Q軸電流的變化問題，通過引入梯度限制器來實現(xiàn)D、Q軸弱磁電流的平滑過渡。本發(fā)明提供的控制方法通過限制深度弱磁控制過程中的D、Q軸電流削弱了純電動汽車永磁同步電機深度弱磁控制中的電流振蕩，改善了控制效果，同時解決了一般弱磁向深度弱磁的平滑過渡問題(實現(xiàn)了進入深度弱磁過程的平穩(wěn)過渡)，這對于改善弱磁控制效果具有積極意義，具有廣泛的推廣價值。

實施例二

如圖5所示，本發(fā)明實施例二提供一種電機控制裝置，包括：

獲取模塊51，用于獲取電機的當前轉(zhuǎn)速、直軸實際電流和交軸實際電流；

第一處理模塊52，用于根據(jù)所述當前轉(zhuǎn)速得到對應(yīng)的直軸限制電流和交軸限制電流；

控制模塊53，用于根據(jù)所述直軸實際電流、交軸實際電流、直軸限制電流和交軸限制電流，進行電機的弱磁控制。

本發(fā)明實施例二提供的所述電機控制裝置通過根據(jù)電機的轉(zhuǎn)速得到對應(yīng)的直軸限制電流和交軸限制電流，進而對電機進行弱磁控制，能夠使電機工作點在深度弱磁控制中盡量沿最大轉(zhuǎn)矩電壓比軌跡運動，削弱電機深度弱磁控制中的電流振蕩，改善控制效果，保證行車安全。

為了實現(xiàn)弱磁控制的平滑過渡，并且進一步削弱電流振蕩，本實施例中，所述第一處理模塊包括：查詢子模塊，用于根據(jù)所述當前轉(zhuǎn)速查詢得到對應(yīng)的初步直軸電流和初步交軸電流；判斷子模塊，用于判斷所述初步直軸電流是否滿足直軸梯度限制條件，且所述初步交軸電流是否滿足交軸梯度限制條件；

第一處理子模塊，用于若是，則將所述初步直軸電流作為直軸限制電流，將所述初步交軸電流作為交軸限制電流；第二處理子模塊，用于若否，則根據(jù)直軸實際電流和第一預(yù)設(shè)值得到直軸限制電流，根據(jù)交軸實際電流得到交軸限制電流。

為了滿足電機的實時需求，本實施例中，所述電機控制裝置還包括：第二處理模塊，用于在所述根據(jù)所述當前轉(zhuǎn)速得到對應(yīng)的直軸限制電流和交軸限制電流之前，根據(jù)電機的轉(zhuǎn)速得到對應(yīng)的直軸電流理想值、交軸電流理想值、直軸電流實驗值和交軸電流實驗值；第三處理模塊，用于根據(jù)所述直軸電流理想值和直軸電流實驗值得到對應(yīng)的初步直軸電流；

第四處理模塊，用于根據(jù)所述交軸電流理想值和交軸電流實驗值得到對應(yīng)的初步交軸電流；存儲模塊，用于存儲所述電機的轉(zhuǎn)速與初步直軸電流和初步交軸電流之間的映射關(guān)系。

為了保證在深度弱磁控制中不會由于比例積分PI控制超調(diào)而引起過流問題，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，本實施例中，所述控制模塊包括：第三處理子模塊，用于根據(jù)所述直軸實際電流和直軸限制電流得到對應(yīng)的直軸電壓；第四處理子模塊，用于根據(jù)所述交軸實際電流和交軸限制電流得到對應(yīng)的交軸電壓；第五處理子模塊，用于根據(jù)所述直軸電壓、交軸電壓、電壓矢量最大有效值和電壓矢量最大有效值的余量，得到直軸弱磁控制電流，對電機進行弱磁控制。

具體的，所述第五處理子模塊采用如下計算公式：

其中，Δi_d表示直軸弱磁控制電流，K_P表示比例積分調(diào)節(jié)中的比例系數(shù)，K_I表示比例積分調(diào)節(jié)中的積分系數(shù)，Δe表示調(diào)節(jié)電壓誤差，U_max表示電壓矢量最大有效值，ΔU表示電壓矢量最大有效值的余量，U_d表示直軸電壓，U_q表示交軸電壓。

由上可知，本實施例提供的電機控制裝置很好的解決了現(xiàn)有技術(shù)中永磁同步電機深度弱磁控制中存在電流振蕩，影響行車安全的問題。

其中，上述電機控制方法的所述實現(xiàn)實施例均適用于該電機控制裝置的實施例中，也能達到相同的技術(shù)效果。

為了解決上述技術(shù)問題，本實施例還提供了一種車輛，包括上述的電機控制裝置。

其中，上述電機控制裝置的所述實現(xiàn)實施例均適用于該車輛的實施例中，也能達到相同的技術(shù)效果。

需要說明的是，此說明書中所描述的許多功能部件都被稱為模塊/子模塊，以便更加特別地強調(diào)其實現(xiàn)方式的獨立性。

本發(fā)明實施例中，模塊/子模塊可以用軟件實現(xiàn)，以便由各種類型的處理器執(zhí)行。舉例來說，一個標識的可執(zhí)行代碼模塊可以包括計算機指令的一個或多個物理或者邏輯塊，舉例來說，其可以被構(gòu)建為對象、過程或函數(shù)。盡管如此，所標識模塊的可執(zhí)行代碼無需物理地位于一起，而是可以包括存儲在不同位里上的不同的指令，當這些指令邏輯上結(jié)合在一起時，其構(gòu)成模塊并且實現(xiàn)該模塊的規(guī)定目的。

實際上，可執(zhí)行代碼模塊可以是單條指令或者是許多條指令，并且甚至可以分布在多個不同的代碼段上，分布在不同程序當中，以及跨越多個存儲器設(shè)備分布。同樣地，操作數(shù)據(jù)可以在模塊內(nèi)被識別，并且可以依照任何適當?shù)男问綄崿F(xiàn)并且被組織在任何適當類型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)內(nèi)。所述操作數(shù)據(jù)可以作為單個數(shù)據(jù)集被收集，或者可以分布在不同位置上(包括在不同存儲設(shè)備上)，并且至少部分地可以僅作為電子信號存在于系統(tǒng)或網(wǎng)絡(luò)上。

在模塊可以利用軟件實現(xiàn)時，考慮到現(xiàn)有硬件工藝的水平，所以可以以軟件實現(xiàn)的模塊，在不考慮成本的情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員都可以搭建對應(yīng)的硬件電路來實現(xiàn)對應(yīng)的功能，所述硬件電路包括常規(guī)的超大規(guī)模集成(VLSI)電路或者門陣列以及諸如邏輯芯片、晶體管之類的現(xiàn)有半導(dǎo)體或者是其它分立的元件。模塊還可以用可編程硬件設(shè)備，諸如現(xiàn)場可編程門陣列、可編程陣列邏輯、可編程邏輯設(shè)備等實現(xiàn)。

以上所述的是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當指出對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通人員來說，在不脫離本發(fā)明所述原理前提下，還可以作出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。