电机控制方法及功率集成单元与流程

本发明涉及电机控制领域，特别涉及一种电机控制方法及功率集成单元。

背景技术：

随着科技的发展，使用电能作为驱动能源的电动汽车普及率越来越高，电动汽车往往使用脉宽调制技术来调节电机的转速、输出转矩及功率等性能，现有的电机控制方法采用单一的脉宽调制技术或者两种固定开关频率的脉宽调制技术，在转速转矩区域内无法做到谐波、结温及输出扭矩的最优化，且电压利用率也还有一定的提升空间。

技术实现要素：

发明目的：本发明的目的是提出一种电机控制方法，可以提升电机功率密度，降低能量损耗。

本发明的另一目的是提出一种可以实施上述电机控制方法的功率集成单元，可以提升电机功率密度，提高电动汽车的行车里程。

参数确定步骤：确定切换调制技术的一转速阈值及一第一调制比阈值；

算法选择步骤：根据一当前转速值及一当前调制比值，从多种调制技术中选择一种调制技术；

输出步骤：通过所述算法选择步骤中选择的调制技术调制功率转换器的输出。

进一步的，所述算法选择步骤包括：若所述当前转速值小于等于所述转速阈值，则选择第一调制技术。

进一步的，所述第一调制技术包括固定开关频率的SVPWM调制技术。

进一步的，所述算法选择步骤还包括：若所述当前调制比值大于等于所述第一调制比阈值，则选择第二调制技术。

进一步的，所述第二调制技术包括固定频率的DPWM0、DPWM1和DPWM2调制技术中的至少一种。

进一步的，所述算法选择步骤还包括：若所述当前转速值大于所述转速阈值，且所述当前调制比值小于所述第一调制比阈值，则选择第三调制技术。

进一步的，所述第三调制技术包括开关频率随所述转速改变的SVPWM调制技术。

进一步的，所述算法选择步骤还包括：若所述当前调制比的值大于第二调制比阈值，则选择过调制技术。

本发明所述的功率集成单元，包括控制器及功率转换器，所述控制器的存储介质内存储有程序，所述程序被设置为运行时执行上述电机控制方法。

进一步的，所述控制器的存储介质内还存储有转速与开关频率的关系表，第三调制技术的开关频率依据所述关系表随所述转速变化。

有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下优点：提升电机的扭矩输出及峰值功率输出能力，并且提高母线电压的利用率。

附图说明

图1为本发明的第一实施例的电机控制方法的流程图；

图2为本发明的第二实施例的电机控制方法的流程图；

图3为本发明的第二实施例的电机控制方法的转矩速度曲线图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案作进一步说明。

参照图1，根据本发明实施例的电机控制方法，包括如下步骤：

参数确定：确定切换调制方法的一转速阈值及一第一调制比阈值；

算法选择：根据一当前转速值及一当前调制比值，从多种调制技术中选择一种调制技术；

输出：通过算法选择步骤中选择的调制技术调制功率转换器的输出。

通过上述电机控制方法，根据电机的转速及调制比的数值从至少多种调制技术中选择合适的调制技术，相对于现有的采用单一的调制技术，或者根据单一的电机转速或调制比来选择调制技术，可以保证电机在高速或者低速、高转矩或者低转矩的情况下均能保持开关损耗和输出性能之间的平衡，以提高母线电压的利用率，提高电机的峰值扭矩。可以理解的是，多种调制技术为预先设定的多种不同的调制技术。

参照图2，在一些实施例中，算法选择步骤根据电机当前的转速的值及调制比的值从第一调制技术、第二调制技术及第三调制技术三种调制技术中选择一种，来调制功率转换器的输出，其具体选择规则如下：若转速的值小于转速阈值n1，则选择第一调制技术；若调制比的值大于等于第一调制比阈值m1，则选择第二调制技术；若转速的值大于转速阈值n1，并且调制比的值小于第一调制比阈值m1，则选择第三调制技术。可以理解的是，转速阈值需要根据开关频率、电机的极对数以及电机的转速来确定，第一调制比阈值m1一般取0.9左右。其中第一调制技术及第三调制技术可以从连续脉宽调制技术中选择，包括SPWM及SVPWM等调制技术；第二调制技术可以从不连续脉宽调制技术中选择，包括DPWM0、DPWM1及DPWM2等调制技术。

在一些实施例中，第一调制技术选择固定开关频率的SVPWM调制技术，第二调制技术选择固定频率的DPWM1调制技术，第三调制技术选择开关频率随转速变化的SVPWM调制技术。在低转速时，不需要过高的开关频率，采用固定开关频率的SVPWM调制技术可以降低功率器件的开关损耗，同时保证一个较低的转矩脉动。在转速适中时，采用固定较低的开关频率会导致转速增加后电流谐波增大，增加电机的转矩脉动，所以此时采用开关频率随转速变化的SVPWM调制技术，开关频率随着电机的转速适当增加，以保证电机有一个较小的转矩脉动，同时避免持续采用较高的开关频率带来较大的开关损耗，。当调至比大于第一调制比阈值m1时，采用固定频率的DPWM调制技术，可以降低减少开关次数，保证在逆变器的功率开关器件的结温限制下可以达到更大的电流和力矩，提高电机的峰值扭矩。可以理解的是，第三调制技术中的开关频率与转速的关系可以由实验获得，也可以由电机的数学模型计算获得。

在一些实施例中，为了提高电机的高速外特性，当调制比的值大于第二调制比阈值m2时，选择过调制技术来调制功率转换器的输出，进一步地提升母线电压利用率，延后转折转速。可以理解的是，第二调制比阈值m2常取1。

在本实施例中，第一调制技术为开关频率固定为6.5Khz的SVPWM调制技术。第二调制技术为频率固定为10Khz的DPWM1调制技术，降低开关频率的同时保证较少的电流谐波。第三调制技术为开关频率随转速变化的SVPWM调制技术。在本实施例中，以控制频率为60Hz，极对数为四的电机为例，转速阈值n1选择2000rpm。采用上述电机控制方法的电机的转矩速度曲线图如图3所示，其中虚线框内的部分表示采用单一调制技术的电机的运行区域。相比于采用单一的调制技术，根据本发明实施例的电机控制方法具有更大的峰值转矩，同时具有较好的高速外特性，并且母线电压利用率更高。

根据本发明实施例的功率集成单元，包括控制器及受控制器控制的功率转换器，控制器的存储介质内存储有被设置为运行时执行上述电机控制方法的程序。控制器的存储单元内还存储有转速与开关频率的关系表，控制器根据关系表及转速来调节第三调制技术的开关频率。

根据本发明实施例的功率集成单元，通过调取控制器内存储的程序来执行上述电机控制方法，使被控制的电机具有更高的母线电压利用率，以及更高的峰值转矩，提高具有上述功率集成单元的电动汽车的电机的功率密度，提高电动汽车的行车里程。