[發明專利]一種輪轂電機無位置傳感器控制器的構造方法

有效

• 申請號: 202010195806.6
• 申請日: 2020-03-19
• 公開（公告）號: CN111510045B
• 公開（公告）日: 2023-05-05
• 發明（設計）人: 孫曉東;曹俊豪;陳龍;蔡英鳳;田翔;周衛琪
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: H02P21/24
• 分類號: H02P21/24;H02P21/18;H02P27/08
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本發明公開電動汽車中的一種輪轂電機無位置傳感器控制器的構造方法，將電機控制系統、輪轂電機閉環控制器與坐標變換模塊、二分有限集位置優化模塊、微分模塊以及低通濾波器共同構成控制器；二分有限集位置優化模塊的第一個輸入是控制電壓、第二個輸入是兩相電流、第三個輸入是兩相電流經一階延遲1/z得到的上一時刻的電流、第四個輸入是上一時刻的轉子位置估計值，二分有限集位置優化模塊輸出為轉子位置估計值；坐標變換模塊輸入是三相電流、輸出是兩相電流；微分模塊輸入是轉子位置估計值、輸出是初步的估算轉速；低通濾波器輸入是初步的估算轉速、輸出是轉速；避免了系統延遲等缺陷，實現高精度、高性能的輪轂電機無位置傳感器控制。

技術領域

本發明屬于新能源電動汽車領域，特別涉及電動汽車中的輪轂電機的控制技術，具體是其無位置傳感器控制器的構造方法。

背景技術

隨著能源短缺和環境污染問題的日益突出，電動汽車以其無污染、能源利用多元化和高效等顯著優點呈現快速發展態勢。新能源電動汽車領域的興起促進電機驅動技術的快速發展。輪轂電機是將動力裝置、傳動裝置和制動裝置都整合到輪轂內的分布式驅動方式，由于自身的結構特點，輪轂電機具有諸多優點：取消了傳統汽車的動力傳動系統各部件，使車輛整體結構簡單，底盤空間利用率增大，可以容易地實現單個車輪獨立驅動，使車輛驅動模式的設計更加靈活，可以達到驅動力的最優分配，可以通過對單個或多個輪轂電機進行控制，車輛動力學控制的能力得到提高，車輪響應更加迅速，減少了動力在傳遞過程中產生的損耗，提高了電動汽車的整體效率。因此，輪轂電機驅動系統是未來電動汽車驅動方式的主要發展方向。

輪轂電機的穩定可靠運行依賴于電機控制技術，因此對電機各種運行狀況下控制策略的研究必不可少。在實際的工業控制系統尤其是高性能的調速場合，位置傳感器是重要的采集轉子位置信號的元件，但是在高低溫、潮濕等環境下可能發生故障導致傳感器精度降低甚至損壞，這將直接影響到電機的調速性能，影響電機運行穩定性和可控性。同時，安裝的位置傳感器不僅會增加驅動系統的成本，還會增加驅動系統的體積和復雜性，因此，輪轂電機無位置傳感器的控制研究是十分重要的。

相同技術領域公開的專利申請有申請號為201810066972.9、名稱為“一種永磁同步電機無位置傳感器控制方法”，該控制方法針對永磁同步電機無傳感器的控制，在無位置傳感器反電動勢估算中引入鎖相環技術，由于鎖相環存在慣性環節，因此轉子位置信號的估算存在延遲，這將直接影響電機的調速性能。同時，該控制方法采用傳統的雙閉環控制系統，通過速度和電流的負反饋分別對速度和電流進行調節，需要對多個PI控制器的參數進行整定，實際應用中會帶來很大的工作量，而且雙閉環控制結構的固有缺陷將限制系統的動態特性。

發明內容

本發明的目的是針對輪轂電機現有控制方案的缺陷，提供一種輪轂電機無位置傳感器控制器的構造方法，所構造的控制器能有效提高輪轂電機無位置傳感器控制精度，特別是瞬態工況下實現高性能無位置傳感器控制。

本發明一種輪轂電機無位置傳感器控制器的構造方法的技術方案是包括如下步驟：

步驟A：將SVPWM模塊、逆變器和輪轂電機依次串聯構成電機控制系統，電機控制系統以控制電壓為輸入，輸出為三相電流

步驟B：由2s/2r坐標變換模塊、2r/2s坐標變換模塊和狀態反饋控制器構成輪轂電機閉環控制器，輪轂電機閉環控制器的第一個輸入為參考轉速ω^ref，第二個輸入為兩相電流第三個輸入為當前時刻的轉子位置估計值第四個輸入為轉速ω_k；輪轂電機閉環控制器(1)輸出的是控制電壓