[發(fā)明專利]雙PWM永磁電力驅(qū)動系統(tǒng)轉(zhuǎn)矩前饋控制方法及其控制裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201611256143.4
• 申請日: 2016-12-30
• 公開（公告）號: CN107070335B
• 公開（公告）日: 2019-05-24
• 發(fā)明（設計）人: 張文娟;高劍;黃守道;李雪萍;榮飛;羅德榮
• 申請（專利權）人: 湖南大學
• 主分類號: H02P21/00
• 分類號: H02P21/00;H02P21/13;H02P25/022
• 代理公司: 北京路浩知識產(chǎn)權代理有限公司 11002
• 代理人: 王慶龍

本發(fā)明提供了一種雙PWM永磁電力驅(qū)動系統(tǒng)轉(zhuǎn)矩前饋控制方法，即將電動機的負載轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)化為發(fā)電機輸出轉(zhuǎn)矩對應的給定轉(zhuǎn)矩電流，以達到迅速改變調(diào)整發(fā)電機的輸出功率，從而縮短了電動機負載轉(zhuǎn)矩響應時間，避免了傳統(tǒng)雙PWM永磁電力驅(qū)動系統(tǒng)中，在電動機負載轉(zhuǎn)矩發(fā)生變化時，需等待直流母線電壓變化才能給出相應調(diào)整信息以調(diào)整發(fā)電機的輸出功率，其轉(zhuǎn)矩響應時間過長的問題。本發(fā)明還提供了一種雙PWM永磁電力驅(qū)動系統(tǒng)轉(zhuǎn)矩前饋控制裝置，其僅需要在現(xiàn)有系統(tǒng)中的電動機與發(fā)電機控制器中間增設一個轉(zhuǎn)矩觀測器和該轉(zhuǎn)矩觀測器連接的轉(zhuǎn)矩電流轉(zhuǎn)換器，便可實現(xiàn)轉(zhuǎn)矩前饋的目的，其結構簡單、系統(tǒng)維護方便且響應速度快，便于使用和推廣。

技術領域

本發(fā)明涉及電動機控制技術領域，更具體地，涉及一種雙PWM永磁電力驅(qū)動系統(tǒng)轉(zhuǎn)矩前饋控制方法及其控制裝置。

背景技術

在電力變換裝置中，PWM方法已被廣泛用作獲取期望輸出電壓的控制方法，PWM方法是使開關元件以和電壓指令成比例的導通時間間隔或?qū)ǔ掷m(xù)時間進行導通的方法，在已有技術中熟知該方法有載波比較法或空間矢量法。

近年來，隨著車輛技術的高速發(fā)展，雙PWM永磁電力驅(qū)動系統(tǒng)因其具有輸入功率因數(shù)高、電能雙向流動、綠色環(huán)保等特性，被廣泛應用于車輛驅(qū)動系統(tǒng)。然而，車輛系統(tǒng)需根據(jù)具體路況信息進行加速、減速、上坡、下坡等操作，對負載轉(zhuǎn)矩響應要求精度高，但是，現(xiàn)有的雙PWM永磁電力驅(qū)動系統(tǒng)存在兩個方面的問題：1.在電動機負載轉(zhuǎn)矩變化時，現(xiàn)有的雙PWM永磁電力驅(qū)動系統(tǒng)是通過直流母線電壓的變化，將轉(zhuǎn)矩變化信息反饋給發(fā)電機，讓其調(diào)整輸出功率，存在轉(zhuǎn)矩響應時間過長的問題，滿足不了車輛系統(tǒng)轉(zhuǎn)矩響快速應要求；2.通過在直流母線處安裝儲能設備的方法，雖然縮短系統(tǒng)負載轉(zhuǎn)矩響應時間，但增加了系統(tǒng)設計成本和系統(tǒng)能源管理難度。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種轉(zhuǎn)矩響應速度快、系統(tǒng)成本低且便于能源管理的雙PWM永磁電力驅(qū)動系統(tǒng)轉(zhuǎn)矩前饋控制方法及其控制裝置，以解決現(xiàn)有雙PWM電力驅(qū)動系統(tǒng)在車輛系統(tǒng)中所存在的轉(zhuǎn)矩響應速度慢、系統(tǒng)成本高且能源管理復雜的技術問題。

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種雙PWM永磁電力驅(qū)動系統(tǒng)轉(zhuǎn)矩前饋控制方法，其包括以下步驟：

S1.基于電動機輸出端的角速度和電動機輸出端的定子相繞組電流，獲取電動機的負載轉(zhuǎn)矩觀測值；基于功率相等原則，將電動機負載轉(zhuǎn)矩折算到發(fā)電機端對應的輸出轉(zhuǎn)矩；

S2.基于電磁轉(zhuǎn)矩方程，獲取電動機負載轉(zhuǎn)矩在發(fā)電機端輸出轉(zhuǎn)矩對應的給定轉(zhuǎn)矩電流；

S3.根據(jù)電動機負載轉(zhuǎn)矩在發(fā)電機端輸出轉(zhuǎn)矩對應的給定轉(zhuǎn)矩電流和發(fā)電機的定子相繞組電流，獲取發(fā)電機端的脈沖寬度調(diào)制控制信號。

在上述方案基礎上優(yōu)選，所述步驟S1進一步包括以下步驟：基于電動機輸出端的角速度和電動機輸出端的定子相繞組電流，將電動機輸出端的定子相繞組電流通過坐標變換，獲取電動機輸出端的定子相繞組dq軸電流。

在上述方案基礎上優(yōu)選，所述步驟S1進一步包括：

基于電動機輸出端的定子相繞組d軸電流i_md和電動機輸出端的定子相繞組q軸電流i_mq，獲取電動機的負載轉(zhuǎn)矩觀測值其表達式為：

且，

其中，ω_m表示電動機的角速度，p_n表示電動機極對數(shù)，J表示電動機轉(zhuǎn)動慣量，B表示電動機摩擦轉(zhuǎn)矩粘滯系數(shù)，表示電動機轉(zhuǎn)子磁通，L_d表示電動機的直軸同步電感系數(shù)，L_q表示電動機的交軸同步電感系數(shù)，l表示反饋增益系數(shù)，k表示滑模增益系數(shù)，u_smo表示滑模控制器的輸出量。

在上述方案基礎上優(yōu)選，所述步驟S2獲取電動機負載轉(zhuǎn)矩在發(fā)電機端輸出轉(zhuǎn)矩對應的給定轉(zhuǎn)矩電流i_mgf具體表達式為：