[發(fā)明專利]基于電流型逆變器盤式無鐵心永磁同步電機(jī)控制器及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310331895.2
• 申請日: 2013-07-31
• 公開（公告）號: CN103401499A
• 公開（公告）日: 2013-11-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王曉遠(yuǎn);王曉光
• 申請（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號: H02P21/00
• 分類號: H02P21/00;H02M3/155;H02P25/02
• 代理公司: 天津市北洋有限責(zé)任專利代理事務(wù)所 12201
• 代理人: 杜文茹

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種電動(dòng)汽車輪轂用盤式無鐵心永磁同步電機(jī)的控制系統(tǒng)。特別是涉及一種基于電流型逆變器盤式無鐵心永磁同步電機(jī)控制器及方法。

背景技術(shù)

電能作為一種新型清潔能源，將成為未來能源發(fā)展的必然趨勢，電動(dòng)汽車也將必然取代傳統(tǒng)的燃油汽車成為新時(shí)代的交通方式。目前電動(dòng)汽車領(lǐng)域的相關(guān)技術(shù)是研究和開發(fā)的熱門，而汽車輪轂電機(jī)也是近期研究的重點(diǎn)。電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)作為整車動(dòng)力總成系統(tǒng)的一個(gè)核心組成部分，必須保證其高效性、快速響應(yīng)性。目前普通電動(dòng)汽車的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)多采用集中驅(qū)動(dòng)，電機(jī)產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)動(dòng)力經(jīng)過齒輪組等傳動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)車輪旋轉(zhuǎn)，在這個(gè)過程中必然會有一部分的能量損耗，采用輪轂電機(jī)可以直接驅(qū)動(dòng)車輪旋轉(zhuǎn)，從而使能量損耗降到最低。

盤式無鐵心永磁同步電機(jī)，沒有齒槽轉(zhuǎn)矩、過載能力極強(qiáng)、軸向尺寸短、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊，特別適合用于電動(dòng)汽車的輪轂電機(jī)。但是由于電機(jī)本身沒有鐵心，定子繞組電感很小，使得基于電壓型的控制器驅(qū)動(dòng)此類電機(jī)時(shí)，定子繞組電流不能連續(xù)，導(dǎo)致電機(jī)會產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩波動(dòng)，所以傳統(tǒng)的電機(jī)控制方法不能滿足盤式無鐵心永磁同步電機(jī)的控制要求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種將盤式無鐵心電機(jī)應(yīng)用于電動(dòng)汽車輪轂驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，適用于盤式無鐵心永磁同步電機(jī)的基于電流型逆變器盤式無鐵心永磁同步電機(jī)控制器及方法。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種基于電流型逆變器盤式無鐵心永磁同步電機(jī)控制器，包括有控制電路和用于驅(qū)動(dòng)盤式無鐵心電機(jī)的三相逆變電路，所述三相逆變電路的信號輸入端連接控制電路的信號輸出端，還設(shè)置有降壓斬波電路，所述降壓斬波電路的控制信號輸入端連接控制電路的信號輸出端，降壓斬波電路的電流輸出端通過電感L連接三相逆變電路的電流輸入端，所述的盤式無鐵心電機(jī)的輸出軸通過一個(gè)角度傳感器連接控制電路的信號輸入端，所述三相逆變電路的三相電流輸出分別通過電流傳感器連接控制電路的信號輸入端。

所述的降壓斬波電路包括有直流電源U，第一開關(guān)管VS1和連接在第一開關(guān)管VS1的集電極和發(fā)射極之間的第一續(xù)流二極管VSD1，以及第二開關(guān)管VS2和連接在第二開關(guān)管VS2的集電極和發(fā)射極之間的第二續(xù)流二極管VSD2，其中，所述的第一開關(guān)管VS1的集電極連接直流電源U的正極，柵極連接控制電路的信號輸出端，所述第二開關(guān)管VS2的發(fā)射極連接直流電源U的負(fù)極，柵極連接控制電路的信號輸出端，第二開關(guān)管VS2的集電極和第一開關(guān)管VS1的發(fā)射極作為輸出端共同連接電感L的電流輸入端，電感L的電流輸出端連接三相逆變電路。

所述的三相逆變電路U相輸出端還連接一電容C1的一端，V相輸出端還連接一電容C2的一端，W相輸出端還連接一電容C3的一端，所述電容C1的另一端、電容C2的另一端和電容C3的另一端相互連接。

所述的角度傳感器采用旋轉(zhuǎn)變壓器或光電編碼器或磁電編碼器。

一種基于電流型逆變器盤式無鐵心永磁同步電機(jī)控制器的控制方法，控制電路采用雙閉環(huán)控制方法，外環(huán)為速度環(huán)，給定轉(zhuǎn)速與實(shí)際轉(zhuǎn)速之差輸入到速度調(diào)節(jié)器，速度調(diào)節(jié)器的輸出為轉(zhuǎn)矩的給定值；內(nèi)環(huán)為轉(zhuǎn)矩環(huán)，轉(zhuǎn)矩的給定值和所測得的實(shí)際轉(zhuǎn)矩之差作為轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)器的輸入，轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)器的輸出為電流參考矢量i_ref，具體包括：

（1）控制器通過角度傳感器來檢測轉(zhuǎn)子位置信號，所測得的轉(zhuǎn)子位置角度參與控制算法中的坐標(biāo)變換，并且用于電機(jī)轉(zhuǎn)速的計(jì)算；

（2）根據(jù)電流傳感器測得電機(jī)定子三相電流i_a、i_b、i_c，對三相電流i_a、i_b、i_c進(jìn)行坐標(biāo)變換后得出兩相平面直角坐標(biāo)系下的電流分量i_α、i_β，和旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的d、q軸電流分量i_d、i_q；

（3）根據(jù)兩相坐標(biāo)系下的電流分量i_α、i_β來判斷參考電流矢量i_ref所在的扇區(qū)，根據(jù)參考電流矢量所在的扇區(qū)，參考電流矢量可以通過相鄰的兩個(gè)非零矢量合成得出。