专利名称：用于控制永磁同步电动机的方法
技术领域：
本发明一般涉及用于控制电动机的方法。更特别地，本发明涉及用于控制在诸如混合动力车、燃料电池车等的电动车中使用的永磁同步电动机的方法。
背景技术：
永磁同步电动机(PMSM)是高功率和高效率电动机，其广泛地用在包括混合动力车、燃料电池车等的电动车领域以及其它工业领域中。特别地，内置式永磁同步电动机(IPMSM)是具有插入转子铁芯中的永磁体的同步电动机。IPMSM具有极好的高速耐久性和操纵性能，并且因此适合于用作电动车电动机。如
图1所示，根据用于控制永磁同步电动机的常规方法，电流命令发生器35接收扭矩命令I 和永磁同步电动机的旋转速度ω _，并基于电流命令映射表数据36a和36b来产生d轴电流命令i/和q轴电流命令i:。当电流命令发生器；35输出所产生的d轴和q轴电流命令i/和时，电流控制器(未示出)基于d轴和q轴电流命令i/和来产生d轴和q轴电压命令V/和Vt；。此后，通过三相电压命令VuW和V/的产生以及逆变器的脉宽调制(PWM)和三相电流控制， 来适当地控制永磁同步电动机。然而，传统上，基于预定的参考电压映射表(即，基于在满足电动机的输出规格的最低DC链电压处设定的映射表)、根据扭矩命令和电动机旋转速度来产生预定的电流命令并产生相应电动机速度处的扭矩，而不管作为电动机的电源的电池的电压如何。因此，不能实时地反映电池电压变化，这会降低当在运转期间电池电压提高时逆变器的电压利用。特别地，在诸如混合动力车、燃料电池车等的电动车中，由于在车辆驱动电动机运转期间的电池电压高于映射表被设定的参考电压，所以基于在参考电压处设定的映射表来产生电流命令在电压和电流的使用方面是不利的。因此，可以对各电压步长直到在驱动车辆时产生的最大电压使用电流命令映射表来执行线性插值法。然而，这需要大量的数据存储以及相当多的时间和努力。因此，在本领域中需要用于控制在电动车中使用的永磁同步电动机的方法。本背景技术部分中公开的上述信息只是为了增强对本发明的背景的理解，并且因此可能包含不构成在该国对本领域普通技术人员而言已知的现有技术的信息。
发明内容
本发明提供了一种用于控制在电动车(诸如混合动力车、燃料电池车等)中使用的永磁同步电动机的方法，其可以实时地反映电池电压变化。在某些优选实施例中，本发明提供了一种用于控制永磁同步电动机的方法，其实时地补偿电池电压变化以改善电动机一逆变器系统的电压利用，并继而改善车辆的燃料效率。
在优选实施例中，本发明提供了一种用于控制永磁同步电动机的方法，该方法优选地包括检测永磁同步电动机的绝对角位置；基于检测到的绝对角位置来适当地计算永磁同步电动机的旋转速度；适当地检测作为电源的电池的电压；基于扭矩命令、永磁同步电动机的旋转速度和电池电压，从永磁同步电动机的旋转速度中适当地计算使电池电压变化得到补偿的补偿速度；使用预定的电流命令映射表(current command map)来产生与扭矩命令和补偿速度相对应的d轴电流命令和q轴电流命令；基于检测到的绝对角位置来将流入永磁同步电动机的三相电流转换为d轴反馈电流和q轴反馈电流；基于d轴电流命令、 q轴电流命令、d轴反馈电流和q轴反馈电流来适当地计算d轴电压命令和q轴电压命令； 基于检测到的绝对角位置来将d轴电压命令和q轴电压命令转换为三相电压命令；以及基于三相电压命令来控制永磁同步电动机的运转。在优选实施例中，计算补偿速度的步骤可以优选地包括确定永磁同步电动机的旋转速度是否大于预定的权重施加速度；如果永磁同步电动机的旋转速度大于权重施加速度，则通过向旋转速度和扭矩命令施加权重来适当地计算工作权重(operating weight)； 并且基于工作权重和在设定电流命令映射表时使用的参考电压，从永磁同步电动机的旋转速度计算使电池电压变化得到补偿的补偿速度。在另一优选实施例中，可以基于预定的速度权重和扭矩命令权重，通过下面的等式El来计算工作权重
权利要求
1.一种用于控制永磁同步电动机的方法，该方法包括 检测永磁同步电动机的绝对角位置；基于检测到的绝对角位置来计算所述永磁同步电动机的旋转速度； 检测作为电源的电池的电压；基于扭矩命令、所述永磁同步电动机的所述旋转速度和电池电压，从所述永磁同步电动机的所述旋转速度计算使电池电压变化得到补偿的补偿速度；使用预定的电流命令映射表来产生与所述扭矩命令和所述补偿速度相对应的d轴电流命令和q轴电流命令；基于所述检测到的绝对角位置，将流入所述永磁同步电动机的三相电流转换为d轴反馈电流和q轴反馈电流；基于所述d轴电流命令、所述q轴电流命令、所述d轴反馈电流和所述q轴反馈电流来计算d轴电压命令和q轴电压命令；基于所述检测到的绝对角位置，将所述d轴电压命令和所述q轴电压命令转换为三相电压命令；和基于所述三相电压命令来控制所述永磁同步电动机的运转。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述计算补偿速度的步骤包括确定所述永磁同步电动机的所述旋转速度是否大于预定的权重施加速度； 如果所述永磁同步电动机的所述旋转速度大于所述权重施加速度，则通过向所述旋转速度和所述扭矩命令施加权重来计算工作权重；和基于所述工作权重和在设定所述电流命令映射表时使用的参考电压，从所述永磁同步电动机的所述旋转速度计算使电池电压变化得到补偿的所述补偿速度。
3.如权利要求2所述的方法，其中基于预定的速度权重和扭矩命令权重，通过以下等式El来计算所述工作权重El ..Kn= K^rpm-ω0) + Κτ\τ;\其中Kn表示所述工作权重，Κω表示所述速度权重，ω_表示所述电动机旋转速度，ω0 表示所述权重施加开始速度，Kt表示所述扭矩命令权重，并且T/表示所述扭矩命令。
4.如权利要求2所述的方法，其中如果所述永磁同步电动机的所述旋转速度小于所述权重施加速度，则所述工作权重为零。
5.如权利要求2所述的方法，其中所述计算补偿速度的步骤还包括确定所述电池电压是否大于预定的补偿开始电压，其中如果所述电池电压大于所述补偿开始电压，则计算所述补偿速度并将其用作所述电流命令映射表数据的输入，并且如果所述电池电压小于所述补偿开始电压，则所述永磁同步电动机的所述旋转速度代替所述补偿速度被用作所述电流命令映射表数据的输入。
6.如权利要求2所述的方法，其中通过电动机速度归一化公式来计算所述补偿速度， 在所述电动机速度归一化公式中，所述工作权重、所述电池电压和所述永磁同步电动机的所述旋转速度被用作输入变量。
7.如权利要求6所述的方法，其中所述补偿速度是通过以下等式Ε2所表示的所述电动机速度归一化公式计算的归一化电动机速度
8.一种用于控制永磁同步电动机的方法，该方法包括检测永磁同步电动机的绝对角位置；基于检测到的绝对角位置来计算所述永磁同步电动机的旋转速度；检测作为电源的电池的电压；计算补偿速度，其中由所述补偿速度补偿电池电压变化；使用预定的电流命令映射表来产生与所述扭矩命令和所述补偿速度相对应的d轴电流命令和q轴电流命令；基于所述检测到的绝对角位置，将流入所述永磁同步电动机的三相电流转换为d轴反馈电流和q轴反馈电流；基于所述d轴电流命令、所述q轴电流命令、所述d轴反馈电流和所述q轴反馈电流来计算d轴电压命令和q轴电压命令；基于所述检测到的绝对角位置，将所述d轴电压命令和所述q轴电压命令转换为三相电压命令；和基于所述三相电压命令来控制所述永磁同步电动机的运转。
9.如权利要求8所述的用于控制永磁同步电动机的方法，其中基于扭矩命令、所述永磁同步电动机的所述旋转速度和所述电池电压，从所述永磁同步电动机的所述旋转速度计算所述补偿速度。
全文摘要
本发明提供了一种用于控制永磁同步电动机的方法，其包括检测永磁同步电动机的绝对角位置；基于检测到的绝对角位置计算永磁同步电动机的旋转速度；检测作为电源的电池的电压；计算使电池电压变化得到补偿的补偿速度；使用预定的电流命令映射表产生与扭矩命令和补偿速度相对应的d轴电流命令和q轴电流命令；基于检测到的绝对角位置，将流入永磁同步电动机的三相电流转换为d轴反馈电流和q轴反馈电流；基于d轴电流命令、q轴电流命令、d轴反馈电流和q轴反馈电流计算d轴电压命令和q轴电压命令；基于检测到的绝对角位置，将d轴电压命令和q轴电压命令转换为三相电压命令；和基于三相电压命令控制永磁同步电动机的运转。
文档编号H02P6/16GK102208890SQ20101028924
公开日2011年10月5日 申请日期2010年7月23日 优先权日2010年3月31日
发明者李永国, 郑镇焕, 金凡植 申请人:现代自动车株式会社, 起亚自动车株式会社