[發明專利]一種永磁輪轂電機轉矩脈動抑制方法

在審

• 申請號: 201911356903.2
• 申請日: 2019-12-25
• 公開（公告）號: CN111162710A
• 公開（公告）日: 2020-05-15
• 發明（設計）人: 王勤;陳瑋;孫章陽;周洋;林健;郭樂之;高健;楊帆
• 申請（專利權）人: 江蘇交科能源科技發展有限公司
• 主分類號: H02P21/05
• 分類號: H02P21/05;H02P21/22;H02P21/00
• 代理公司: 北京錦信誠泰知識產權代理有限公司 11813
• 代理人: 倪青華

本申請中的永磁輪轂電機轉矩脈動抑制方法基于定子電流的直軸分量為零的雙閉環PI調節器矢量控制方法，速度環PI控制器作為系統外環，接收轉速指令與反饋轉速的差值，經過PI調節輸出軸電流指令給軸電流內環PI控制器，軸電流內環和軸電流內環經過PI控制器調節分別輸出直軸和交軸的電壓分量，再經過反Park變換和SVPWM算法得到6路高頻開關信號輸入到三相逆變器，并由其對輸入的直流電壓經過逆變后輸出對稱的三相正弦交流電壓到永磁輪轂電機的三相出線端，電機的三相電流和轉子的實時位置通過電流傳感器和角度傳感器獲得，并依次經過Clark變換和Park變換得到直軸和交軸的電流分量反饋到電流環PI控制器以形成閉環控制。

技術領域

本發明屬于電機技術領域，尤其涉及一種永磁輪轂電機轉矩脈動抑制方法。

背景技術

在以永磁輪轂電機直驅的分布式驅動系統中，輪轂電機集驅動、制動、冷卻于一體，省去了復雜的機械傳動系統，使得汽車底盤空間分布更自由，但與此同時，由于其整車拓撲結構中沒有扭轉減振器、飛輪等被動阻尼和隔振部件，導致分布式輪轂直驅系統在整個頻率范圍內振動傳遞率高，對共振的阻尼衰減尤其不足，呈現出明顯的欠阻尼特性，在輸出轉矩或負載發生突變時，會引起整車明顯的縱向振動，極大地降低了駕駛舒適性。實際上，轉矩突變過程中的振動是由于階躍轉矩中包含各階次的轉矩脈動，而縱向振動正是其中某階次轉矩脈動與傳動系統共振頻率一致引起的，因此在某些低速起步工況，即便無負載突變依然會由于輪轂電機本身的轉矩脈動而引起整車的縱向抖動。

綜上所述，分布式驅動系統中的整車縱向抖動問題可歸結為永磁輪轂電機輸出的轉矩脈動，針對上述問題國內外學者進行了長期的研究并提出了多種抑制方法，目前針對永磁電機輸出轉矩脈動的抑制方法主要從電機本體設計的角度考慮，通過對電機定轉子結構、氣隙磁場和齒槽等的優化設計使得電機氣隙磁場有更好的正弦度，從而降低電機本體因素造成的齒槽轉矩脈動。但是在控制方面始終沒有實現技術上的突破，雖然已經通過迭代學習控制(Iterative Learning Control，ILC)，基于記憶機制的無模型控制方法其將周期的偏差信號以一種記憶的方式進行“自學習”，從而使得偏差在有限時間內逼近0，但在實際系統中，由于系統運行工況的復雜性，存在非周期性的擾動，此時迭代學習控制難以在非周期性擾動下提供恰當的補償信號。

鑒于上述問題的存在，本發明人基于從事此類產品工程應用多年豐富的實務經驗及專業知識，并配合學理的運用，積極加以研究創新，以期創設一種永磁輪轂電機轉矩脈動抑制方法，使其更具有實用性。

發明內容

本發明中提供了一種永磁輪轂電機轉矩脈動抑制方法，通過控制方式的優化有效的解決了背景技術中的問題。

為了達到上述目的，本發明所采用的技術方案是：包括：

一種永磁輪轂電機轉矩脈動抑制方法，包括以下步驟：

S1：基于同步旋轉坐標系建立永磁輪轂電機數學模型如下：

在上述公式中，u_d、u_q分別為永磁輪轂電機定子電壓在旋轉坐標系下的直軸分量和交軸分量；i_d、i_q分別是定子電流的直軸分量和交軸分量；R是定子電阻；ψ_d、ψ_q分別是永磁體的直軸磁鏈和交軸磁鏈；ω_e是轉子的電角速度；

S2：另i_d＝0，則d軸電流內環的輸入i_dref為0；

S3：速度環PI控制器作為系統外環，接收轉速指令與電機反饋轉速的差值，經過PI調節輸出q軸電流指令i_qref給q軸電流內環；

S4：所述d軸電流內環和所述q軸電流內環經過PI控制器調節分別輸出直軸和交軸的電壓分量u_d、u_q；