[發明專利]一種基于電壓模型的主動阻尼系統及主動阻尼方法

有效

• 申請號: 201711344764.2
• 申請日: 2017-12-15
• 公開（公告）號: CN107834926A
• 公開（公告）日: 2018-03-23
• 發明（設計）人: 沈天珉;朱赟俊
• 申請（專利權）人: 成都富臨精工新能源動力有限公司
• 主分類號: H02P21/13
• 分類號: H02P21/13;H02P21/18;H02P21/28;H02P21/05;H02P27/08
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司51214
• 代理人: 劉凱

技術領域

本發明屬于新能源汽車技術領域，特別涉及一種基于電壓模型的主動阻尼系統及主動阻尼方法。

背景技術

電動汽車和動力總成的振動噪音問題有很多方面，如電磁噪音、齒輪嘯叫、軸承噪音等等，其中最復雜的為傳動系統扭轉振動問題，主要故障特征為加速共振、啟動抖動和齒輪拍擊，表現出來的不平穩、不順暢、頓挫感和抖動等問題影響著用戶體驗。目前可用主動阻尼的方法解決這一問題，一般的主動阻尼方法采用速度傳感器獲取電機轉速，但使用速度傳感器檢測電機轉速，一方面增加系統的復雜程度和體積，使得系統的成本增加，另一方面速度傳感器對環境要求高，在很多惡劣的環境下，如高溫、潮濕等，使得電機轉速檢測不準確。除此之外，在某些場合不容許安裝速度傳感器。

發明內容

本發明的目的在于：針對上述存在的問題，提供一種能夠減少整車復雜度和成本，而且解決獲取速度所需要的環境和安裝問題，提高速度獲取可靠性和方便性的基于電壓模型的主動阻尼系統及主動阻尼方法。

本發明的技術方案是這樣實現的：一種基于電壓模型的主動阻尼系統，其特征在于：所述主動阻尼系統由VCU、主動阻尼單元、FOC、SVPWM、直流電源、IGBT模塊、整車電機M和電流電壓檢測模塊組成，所述主動阻尼單元包括磁通觀測器、高通濾波器和扭矩合成模塊；

所述VCU用于發出給定轉矩Te；

所述磁通觀測器用于得到電機實際轉速n；

所述所述高通濾波器用于輸出電機偏差轉速△n；

所述扭矩合成模塊用于對給定轉矩與主動阻尼產生的偏差轉矩△Te合成得到指令轉矩Te^*；

所述FOC用于得到指定電壓U^*V^*W^*；

所述SVPWM用于向IGBT模塊發出6路變化的PWM波；

所述直流電源通過6路PWM波控制的IGBT模塊逆變成三相交流電壓UWV去控制整車電機M。

一種基于電壓模型的主動阻尼系統的主動阻尼方法，其特征在于：VCU根據駕駛員加速踏板命令發出給定轉矩Te，根據檢測出的電機電壓和電流通過磁鏈觀測器得出電機實際轉速n，實際轉速通過高通濾波器輸出電機偏差轉速△n，根據△n得到當電機轉速波動時增加在電機轉速波動相反方向的偏差轉矩△Te，給定轉矩與主動阻尼產生的偏差轉矩△Te合成得到指令轉矩Te^*，指令轉矩Te^*和通過檢測電機電流得到的反饋轉矩參與FOC控制，FOC根據參與控制的轉矩得到指令電壓U^*V^*W^*，指令電壓經過SVPWM變化發出6路PWM波，直流電源通過6路PWM控制的IGBT模塊逆變成三相交流電壓UWV去控制整車電機。

本發明所述的基于電壓模型的主動阻尼系統的主動阻尼方法，其所述磁通觀測器通過監測到的電壓電流信號得到電機實際轉速n，其具體的計算方法是：

定子磁鏈的表達式為：

令E＝u—iR，上式可寫成為：

對上式進行改寫：

上式中，ψ_s為定子磁鏈，關于電機的表述中用下標S表示電機定子；u為定子電壓；R為定子電阻；i為定子電流；E為反電動勢；ω_c為低通濾波的截止頻率；

從上面的表達式可以看出第一部分為反電動勢E的低通濾波，第二部分中E/S是定子磁鏈，最終磁鏈觀測輸出結果由兩個低通濾波之和決定，而截止頻率的大小決定了不同頻率下這兩個部分的比重；

根據定子磁鏈和電機轉速的關系可得電機轉速n：

n＝9.55ω

上式中，ψ_sα為定子α軸磁鏈；ψ_sβ為定子β軸磁鏈；θ為定子磁鏈空間位置角；ω為電機角速度；n為電機轉速。

本發明所述的基于電壓模型的主動阻尼系統的主動阻尼方法，其所述實際轉速通過高通濾波器輸出電機偏差轉速△n，根據△n得到偏差轉矩△Te，通過扭矩合成模塊合成指令轉矩Te^*的具體計算方法是：

設定高通濾波器截止頻率為ω₁，當電機轉速變化頻率大于ω₁時高通濾波輸出電機偏差轉速△n，當電機轉速變化頻率小于ω₁時高通濾波器忽略電機轉速變化，得到的通過高通濾波器后的電機偏差轉速△n；