永磁同步电机恒转矩区域转矩的控制方法及系统与流程

1.本说明书一个或多个实施例涉及汽车技术领域，尤其涉及一种永磁同步电机恒转矩区域转矩的控制方法及系统。


背景技术：

2.当前永磁同步电机控制算法采用转子磁场定向矢量控制，通过给定电机转矩指令值，经过mtpa数据查表得到d轴和q轴电流指令值，经过pi控制器进行闭环控制，以到电流闭环的目的。但由于电机电磁参数的变化导致电机输出转矩偏低。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本说明书一个或多个实施例的目的在于提出一种永磁同步电机恒转矩区域转矩的控制方法及系统，改善纯电动车整车加速性能。
4.第一方面，提供了一种永磁同步电机恒转矩区域转矩的控制方法，本技术提供的永磁同步电机恒转矩区域转矩的控制方法包括以下步骤：
5.获取d轴电压，q轴电压；
6.获取d轴电流和q轴电流；
7.获取d轴和q轴电感和磁链的估算值；
8.根据所述d轴和q轴电感和磁链的估算值、d轴电压和q轴电压、d轴电流和q轴电流确定d轴和q轴电流指令补偿值。
9.在上述技术方案中，针对电机电磁参数的变化导致d轴和q轴电压变化，采用梯度下降法对d轴和q轴电压指令值与实际值进行计算，通过应用电磁参数的估算值对d轴和q轴电压的实际值进行推导，最终求得dq电流指令补偿值部分，输入分别为d轴和q轴电压、d轴和q轴实际电流和电磁参数的估算值，进而得到d轴和q轴电流的补偿值，进一步提升电机转矩精度。
10.在一个具体的可实施方案中，还包括：
11.获取d轴和q轴电流指令值；
12.根据所述d轴和q轴电流指令值以及d轴和q轴电流指令补偿值，确定输入到d轴和q轴的实际电流。
13.在一个具体的可实施方案中，根据所述d轴和q轴电感和磁链的估算值、d轴电压和q轴电压、d轴电流和q轴电流确定d轴和q轴电流指令补偿值；具体为：
14.根据所述获取的d轴电压及q轴电压，以及获取的d轴和q轴电磁参数变化后的d轴和q轴的电压；确定实际d轴和q轴电压和电磁参数变化后d轴和q轴电压的偏差值；
15.对获取的偏差值应用梯度下降法取其最小值；
16.对获取的偏差值应用梯度下降法取其最小值进行积分处理得到d轴和q轴电流指令补偿值。
17.在一个具体的可实施方案中，所述对获取的偏差值应用梯度下降法取其最小值进
行积分处理得到d轴和q轴电流指令补偿值；具体为：
18.引入公式：
[0019][0020]
对引入的公式进行积分得到：
[0021][0022]
其中，s为时域值，δud和δuq为实际d轴和q轴电压和电磁参数变化后d轴和q轴电压的偏差值；i
dc
和i
qc
分别为d轴和q轴电流指令补偿值；ω为电机电转速。
[0023]
在一个具体的可实施方案中，所述根据所述d轴和q轴电流指令值以及d轴和q轴电流指令补偿值，确定输入到d轴和q轴的实际电流，具体为：
[0024]
根据公式确定输入到d轴和q轴的实际电流：
[0025]025][0026]
其中，和分别为d轴和q轴电感和磁链的估算值；ld为d轴电感，lq为q轴电感i
dcmd
和i
dcmd
分别d轴和q轴电流指令值。
[0027]
第二方面，提供了一种永磁同步电机恒转矩区域转矩的系统，该系统包括：
[0028]
检测模块：用于获取d轴电压，q轴电压；以及获取d轴电流和q轴电流；
[0029]
电流处理模块，用于获取d轴和q轴电感和磁链的估算值；并根据所述d轴和q轴电感和磁链的估算值、d轴电压和q轴电压、d轴电流和q轴电流确定d轴和q轴电流指令补偿值。
[0030]
在一个具体的可实施方案中，所述检测模块还用于获取d轴和q轴电流指令值；
[0031]
所述电流处理模块还用于根据所述d轴和q轴电流指令值以及d轴和q轴电流指令补偿值，确定输入到d轴和q轴的实际电流。
[0032]
在一个具体的可实施方案中，所述电流处理模块具体用于：根据所述获取的d轴电压及q轴电压，以及获取的d轴和q轴电磁参数变化后的d轴和q轴的电压；确定实际d轴和q轴电压和电磁参数变化后d轴和q轴电压的偏差值；对获取的偏差值应用梯度下降法取其最小值；对获取的偏差值应用梯度下降法取其最小值进行积分处理得到d轴和q轴电流指令补偿值。
[0033]
第三方面，提供了一种汽车，该汽车包括车体以及设置在所述车体内的上述任一项所述的永磁同步电机恒转矩区域转矩的系统。
[0034]
在上述技术方案中，针对电机电磁参数的变化导致d轴和q轴电压变化，采用梯度下降法对d轴和q轴电压指令值与实际值进行计算，通过应用电磁参数的估算值对d轴和q轴电压的实际值进行推导，最终求得dq电流指令补偿值部分，输入分别为d轴和q轴电压、d轴和q轴实际电流和电磁参数的估算值，进而得到d轴和q轴电流的补偿值，进一步提升电机转矩精度。
[0035]
第四方面，提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现执行第一方面以及第一方面中任意一种可能的设计的方法。
[0036]
第五方面，提供了一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令用于使所述计算机执行第一方面以及第一方面中任意一种可能的设计的方法。
[0037]
第六方面，还提供一种计算机程序产品，包括指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行本技术第一方面以及第一方面中任意一种可能的设计的方法。
[0038]
另外，第四方面至第六方面中任一种可能设计方式所带来的技术效果可参见方法部分中不同设计方式带来的效果，在此不再赘述。
附图说明
[0039]
为了更清楚地说明本说明书一个或多个实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本说明书一个或多个实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0040]
图1为现有技术中的永磁同步电机控制框图；
[0041]
图2为本技术实施例提供的恒转矩区示意图；
[0042]
图3为本技术实施例提供的永磁同步电机转矩精度控制框图；
[0043]
图4为本技术实施例提供的永磁同步电机恒转矩区域转矩系统的结构框图；
[0044]
图5为本技术实施例提供的电子设备的结构框图。
具体实施方式
[0045]
为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本公开进一步详细说明。
[0046]
需要说明的是，除非另外定义，本说明书一个或多个实施例使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本说明书一个或多个实施例中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
[0047]
为方便理解本技术实施例提供的永磁同步电机恒转区域转矩的控制方法，首先说明其应用场景。本技术实施例提供的永磁同步电机恒转区域的控制方法用以提升对永磁同步电机的控制方法。
[0048]
为方便理解本技术实施例提供的上述方案，下面结合附图详细进行说明。
[0049]
参考图1，图1为永磁同步电机控制框图，图中不包括解耦部分的d轴和q轴电压对应部分。在图1中只保留d轴和q轴电流指令闭环部分。其中，trqcmd为电机转矩指令值，经过
mtpa数据查表得到d轴和q轴电流指令值，经过pi控制器进行闭环控制，以到电流闭环的目的。但是对当前在控制时，针对电机工况变化导致电机电磁参数的变化，导致电机实际输出转矩降低，影响纯电动车整车加速性能。
[0050]
在图1所示的控制框图中，但对于低电压的设定采用公式1和公式2进行确定。公式1和公式2为忽略了定子电阻的电机电压方程。
[0051]
其中，公式1和公式2如下：
[0052]
ud＝-ωl
qiq (1)
[0053]
uq＝ωldid+ωψ
f (2)
[0054]
其中，ud为d轴电压，uq为q轴电压，ω为电机电转速，ld为d轴电感，lq为q轴电感，iq和id分别为qd轴电流，ψf为电机磁链值。
[0055]
下面结合附图2和附图3说明一下本技术实施例提供的永磁同步电机恒转矩区域的控制方法。
[0056]
首先参考图2，图2示出了永磁同步单电机恒转矩区域的示意图。在图2中，横坐标spd为电机转矩，纵坐标trq为电机转矩值。永磁同步电机的转矩分为恒转矩区和恒功率区。本技术实施例公开的控制方法，为针对恒转矩区的控制方法。
[0057]
参考图3，图3示出了本技术公开的永磁同步单电机恒转矩区域转矩的控制的控制框图。在本技术实施例中，为改善对永磁同步单电机的控制，增加d轴和q轴电流指令补偿值部分，输入分别为d轴和q轴的电压、d轴和q轴实际电流和电磁参数的估算值，进而得到d轴和q轴电流的补偿值，进一步提升电机转矩精度。
[0058]
下面详细说明如何改善对永磁同步电机的控制。
[0059]
本技术实施例提供的永磁同步电机恒转矩区域转矩的控制方法，本技术提供的永磁同步电机恒转矩区域转矩的控制方法包括以下步骤：
[0060]
步骤001：获取d轴电压，q轴电压；
[0061]
步骤002：获取d轴电流和q轴电流；
[0062]
步骤003：获取d轴和q轴电感和磁链的估算值；
[0063]
步骤004：根据所述d轴和q轴电感和磁链的估算值、d轴电压和q轴电压、d轴电流和q轴电流确定d轴和q轴电流指令补偿值。
[0064]
具体的，根据所述获取的d轴电压及q轴电压，以及获取的d轴和q轴电磁参数变化后的d轴和q轴的电压；确定实际d轴和q轴电压和电磁参数变化后d轴和q轴电压的偏差值；
[0065]
对获取的偏差值应用梯度下降法取其最小值；
[0066]
对获取的偏差值应用梯度下降法取其最小值进行积分处理得到d轴和q轴电流指令补偿值。
[0067]
其中，在所述对获取的偏差值应用梯度下降法取其最小值进行积分处理得到d轴和q轴电流指令补偿值时，引入公式：
[0068][0069]
对引入的公式进行积分得到：
[0070][0071]
其中，s为时域值，δud和δuq为实际d轴和q轴电压和电磁参数变化后d轴和q轴电压的偏差值；i
dc
和i
qc
分别为d轴和q轴电流指令补偿值；ω为电机电转速。
[0072]
步骤005：获取d轴和q轴电流指令值；
[0073]
步骤006：根据所述d轴和q轴电流指令值以及d轴和q轴电流指令补偿值，确定输入到d轴和q轴的实际电流。
[0074]
具体为：根据公式确定输入到d轴和q轴的实际电流：
[0075][0076][0077]
其中，和分别为d轴和q轴电感和磁链的估算值；ld为d轴电感，lq为q轴电感i
dcmd
和i
dcmd
分别d轴和q轴电流指令值。
[0078]
下面详细说明上述公式的推导过程：
[0079]
结合图3中所示的电路，因电机电磁参数变化导致d轴和q轴电压发生变化，为此，构建了公式3和公式4。其中，公式3和公式4为：
[0080]
δud＝u
d*-ud＝u
d*
+ωl
qiq (3)
[0081]
δuq＝u
q*-uq＝u
q*-ωldi
d-ωψ
f (4)
[0082]
其中，u
d*
和u
q*
为d轴和q轴电磁参数变化后的d轴和q轴电压；
[0083]
δud和δuq为实际d轴和q轴电压和理论计算d轴和q轴电压的偏差值，偏差值越小，实际电机转矩越接近目标转矩值。
[0084]
公式5和公式6取d轴和q轴电压偏差值应用梯度下降法取其最小值。公式5和公式6分别为：
[0085]
f＝α(δu
d2
+δu
q2
) (5)
[0086][0087]
对公式6积分得到公式7，即d轴和q轴电流指令补偿值的表达式；
[0088][0089]
其中，s为时域值，d轴和q轴电压偏差值为未知项。
[0090]
引入公式8和公式9得到实际d轴和q轴电压的表达式；
[0091]
[0092][0093]
其中，k
p
和ki为pi参数值；
[0094]
和分别为d轴和q轴电感和磁链的估算值；
[0095]idcmd
和i
dcmd
分别d轴和q轴电流指令值。
[0096]
引入公式10和公式11
[0097][0098][0099]
其中，公式10公式11中的i
dc
和i
qc
分别为d轴和q轴电流指令补偿值。
[0100]
在上述技术方案中，针对电机电磁参数的变化导致d轴和q轴电压变化，采用梯度下降法对d轴和q轴电压指令值与实际值进行计算，通过应用电磁参数的估算值对d轴和q轴电压的实际值进行推导，最终求得dq电流指令补偿值部分，输入分别为d轴和q轴电压、d轴和q轴实际电流和电磁参数的估算值，进而得到d轴和q轴电流的补偿值，进一步提升电机转矩精度。
[0101]
参考图4，本技术实施例还提供了一种永磁同步电机恒转矩区域转矩的系统，该系统包括：
[0102]
检测模块100：用于获取d轴电压，q轴电压；以及获取d轴电流和q轴电流；
[0103]
电流处理模块200，用于获取d轴和q轴电感和磁链的估算值；并根据所述d轴和q轴电感和磁链的估算值、d轴电压和q轴电压、d轴电流和q轴电流确定d轴和q轴电流指令补偿值。上述检测模块100和电流处理模块200的功能可具体参考方法步骤中的说明，在此不再详细赘述。
[0104]
在一个具体的可实施方案中，所述检测模块100还用于获取d轴和q轴电流指令值；所述电流处理模块200还用于根据所述d轴和q轴电流指令值以及d轴和q轴电流指令补偿值，确定输入到d轴和q轴的实际电流。上述检测模块100和电流处理模块200的功能可具体参考方法步骤中的说明，在此不再详细赘述。
[0105]
在一个具体的可实施方案中，所述电流处理模块200具体用于：根据所述获取的d轴电压及q轴电压，以及获取的d轴和q轴电磁参数变化后的d轴和q轴的电压；确定实际d轴和q轴电压和电磁参数变化后d轴和q轴电压的偏差值；对获取的偏差值应用梯度下降法取其最小值；对获取的偏差值应用梯度下降法取其最小值进行积分处理得到d轴和q轴电流指令补偿值。
[0106]
本技术实施例还提供了一种汽车，该汽车包括车体以及设置在所述车体内的上述任一项所述的永磁同步电机恒转矩区域转矩的系统。
[0107]
在上述技术方案中，针对电机电磁参数的变化导致d轴和q轴电压变化，采用梯度下降法对d轴和q轴电压指令值与实际值进行计算，通过应用电磁参数的估算值对d轴和q轴电压的实际值进行推导，最终求得dq电流指令补偿值部分，输入分别为d轴和q轴电压、d轴和q轴实际电流和电磁参数的估算值，进而得到d轴和q轴电流的补偿值，进一步提升电机转矩精度。
[0108]
需要说明的是，本说明书一个或多个实施例的方法可以由单个设备执行，例如一台计算机或服务器等。本实施例的方法也可以应用于分布式场景下，由多台设备相互配合来完成。在这种分布式场景的情况下，这多台设备中的一台设备可以只执行本说明书一个或多个实施例的方法中的某一个或多个步骤，这多台设备相互之间会进行交互以完成所述的方法。
[0109]
上述对本说明书特定实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。
[0110]
为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种模块分别描述。当然，在实施本说明书一个或多个实施例时可以把各模块的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。
[0111]
上述实施例的装置用于实现前述实施例中相应的方法，并且具有相应的方法实施例的有益效果，在此不再赘述。
[0112]
图5示出了本实施例所提供的一种更为具体的电子设备硬件结构示意图，该设备可以包括：处理器1010、存储器1020、输入/输出接口1030、通信接口1040和总线1050。其中处理器1010、存储器1020、输入/输出接口1030和通信接口1040通过总线1050实现彼此之间在设备内部的通信连接。
[0113]
处理器1010可以采用通用的cpu(central processing unit，中央处理器)、微处理器、应用专用集成电路(application specific integrated circuit，asic)、或者一个或多个集成电路等方式实现，用于执行相关程序，以实现本说明书实施例所提供的技术方案。
[0114]
存储器1020可以采用rom(read only memory，只读存储器)、ram(random access memory，随机存取存储器)、静态存储设备，动态存储设备等形式实现。存储器1020可以存储操作系统和其他应用程序，在通过软件或者固件来实现本说明书实施例所提供的技术方案时，相关的程序代码保存在存储器1020中，并由处理器1010来调用执行。
[0115]
输入/输出接口1030用于连接输入/输出模块，以实现信息输入及输出。输入输出/模块可以作为组件配置在设备中(图中未示出)，也可以外接于设备以提供相应功能。其中输入设备可以包括键盘、鼠标、触摸屏、麦克风、各类传感器等，输出设备可以包括显示器、扬声器、振动器、指示灯等。
[0116]
通信接口1040用于连接通信模块(图中未示出)，以实现本设备与其他设备的通信交互。其中通信模块可以通过有线方式(例如usb、网线等)实现通信，也可以通过无线方式(例如移动网络、wifi、蓝牙等)实现通信。
[0117]
总线1050包括一通路，在设备的各个组件(例如处理器1010、存储器1020、输入/输出接口1030和通信接口1040)之间传输信息。
[0118]
需要说明的是，尽管上述设备仅示出了处理器1010、存储器1020、输入/输出接口1030、通信接口1040以及总线1050，但是在具体实施过程中，该设备还可以包括实现正常运行所必需的其他组件。此外，本领域的技术人员可以理解的是，上述设备中也可以仅包含实现本说明书实施例方案所必需的组件，而不必包含图中所示的全部组件。
[0119]
本实施例的计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(pram)、静态随机存取存储器(sram)、动态随机存取存储器(dram)、其他类型的随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、电可擦除可编程只读存储器(eeprom)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(cd-rom)、数字多功能光盘(dvd)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。
[0120]
所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本公开的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本说明书一个或多个实施例的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。
[0121]
另外，为简化说明和讨论，并且为了不会使本说明书一个或多个实施例难以理解，在所提供的附图中可以示出或可以不示出与集成电路(ic)芯片和其它部件的公知的电源/接地连接。此外，可以以框图的形式示出装置，以便避免使本说明书一个或多个实施例难以理解，并且这也考虑了以下事实，即关于这些框图装置的实施方式的细节是高度取决于将要实施本说明书一个或多个实施例的平台的(即，这些细节应当完全处于本领域技术人员的理解范围内)。在阐述了具体细节(例如，电路)以描述本公开的示例性实施例的情况下，对本领域技术人员来说显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下或者这些具体细节有变化的情况下实施本说明书一个或多个实施例。因此，这些描述应被认为是说明性的而不是限制性的。
[0122]
尽管已经结合了本公开的具体实施例对本公开进行了描述，但是根据前面的描述，这些实施例的很多替换、修改和变型对本领域普通技术人员来说将是显而易见的。例如，其它存储器架构(例如，动态ram(dram))可以使用所讨论的实施例。
[0123]
本说明书一个或多个实施例旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本说明书一个或多个实施例的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。