[發明專利]基于能量平衡的電動汽車用永磁同步電機控制系統及方法

有效

• 申請號: 201810091072.X
• 申請日: 2018-01-30
• 公開（公告）號: CN108092574B
• 公開（公告）日: 2019-09-13
• 發明（設計）人: 裴文卉;張承慧;馬彥君;孫毅
• 申請（專利權）人: 山東交通學院
• 主分類號: H02P6/34
• 分類號: H02P6/34;H02P21/22;H02P21/06;H02P25/026;H02P27/08
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 董雪

本發明公開了一種基于能量平衡的電動汽車用永磁同步電機控制系統及方法，采集永磁同步電機的轉速ω、位置角θ，將位置角θ分別輸入到αβ/dq坐標轉換模塊和dq/αβ坐標轉換模塊；計算轉速ω和給定的電機轉速值ω_r的差值Δω；基于Δω和T_L，采用能量最優算法計算得到最小損耗平衡點的電流值；采集永磁同步電機的三相電流i_a、i_b、i_c，將其通過abc/αβ坐標轉換模塊和αβ/dq坐標轉換模塊得到d?q坐標系下的實際電流i_d和i_q；利用Hamilton模型計算得到控制電壓值u_d和u_q；將位置角θ和得到控制電壓值u_d和u_q通過dq/αβ坐標轉換模塊得到α?β坐標系下的實際電壓u_α和u_β，將其送入到電壓空間矢量脈寬調制模塊中得到各功率管率管開通、關斷的脈寬調制信號，再通過逆變器得到三相輸出電壓來驅動永磁同步電機運行。

技術領域

本發明涉及電動汽車用永磁同步電機能量節能控制領域，具體涉及一種基于能量平衡的電動汽車用永磁同步電機控制系統及方法。

背景技術

隨著人類文明的不斷進步，關于環保與能源的問題備受關注。20世紀70年代的能源危機和石油短缺使得電動汽車的研發得到了較大的重視。與世界新能源和環境的重大需求及各國政府制定的宏偉計劃形成鮮明對比的是，電動汽車的應用遇到了許多的難題，值得特別指出的是：續駛里程不足依然是制約純電動汽車產業化進程的關鍵瓶頸。其根本原因既緣于技術研發的不成熟又緣于推廣應用不成體系，但歸根結底仍在于其核心技術—電池技術、電驅動控制技術的不成熟。事實上，目前電池的應用技術和系統集成技術，遇到了難以逾越的障礙，短期內難以突破。顯而易見，在電池技術取得重大突破之前，電動汽車驅動系統的節能控制已成為目前影響其產業化進程的重要技術壁壘，迫切需要新理論和新方法予以攻克。電機是純電動汽車驅動系統的重要組成部分，電機的性能直接決定了到驅動系統的性能，相比較其它類型電機而言，永磁同步電機以其高效、高功率因數、高可靠性和便于維護等優點，在電動汽車等領域應用廣泛。廣義Hamilton系統理以其自身與能量相關的優點，不但為永磁同步電機提供了一種直接的數學描述，而且為其控制提供了一種新的途徑，廣義Hamilton系統理論已成為研究電機建模與控制的重要工具之一。近年來，許多學者嘗試利用Hamilton系統對電機進行建模控制，取得了較好的效果，但經過研究發現，上述成果并未真正將Hamilton系統理論中能量相關的本質運用到永磁同步電機的效率優化領域。事實上，純電動汽車驅動系統本質上是一類具有能量交換和消耗的非線性系統，用能量平衡的觀點(即Hamilton結構)來建立驅動電機系統的能量轉換模型有得天獨厚的優勢。

發明內容

為了克服上述現有技術的不足，本發明提供了一種基于能量平衡的電動汽車用永磁同步電機節能控制系統及方法，采用Hamilton模型來表述電動汽車用永磁同步電機，真正將Hamilton系統理論中能量相關的本質運用到永磁同步電機的效率優化領域；實現永磁同步電機的能量優化控制。

本發明所采用的技術方案是：

一種基于能量平衡的電動汽車用永磁同步電機控制系統，包括：

轉速及位置檢測模塊，用于采集永磁同步電機的轉速ω和位置角θ，將位置角θ分別輸入到電流檢測模塊和dq/αβ坐標轉換模塊；將轉速ω輸入到Hamilton速度控制模塊；

電流檢測模塊，用于采集永磁同步電機的三相電流i_a、i_b、i_c，并將其轉換為d-q坐標系下的實際電流i_d和i_q，輸入到Hamilton節能控制模塊；

Hamilton速度控制模塊，用于基于永磁同步電機的轉速ω和給定的電機轉速值ω_r計算轉速變化率Δω；將Δω輸入到電流計算模塊；