一種電動(dòng)汽車的雙饋永磁同步電機(jī)的控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單新穎的新型雙饋永磁同步電動(dòng)機(jī)的控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 永磁同步電機(jī)具有損耗少、效率高、節(jié)電效果明顯等優(yōu)點(diǎn)，在電動(dòng)汽車車載蓄電池 技術(shù)未有突破的情況下，對(duì)新型永磁同步電機(jī)的研究、電動(dòng)汽車電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的開發(fā)成為近 年來世界各國汽車界的重要研究課題。專利CN20335239抓《一種雙定子電機(jī)》給出了一種 具有雙定子結(jié)構(gòu)的新型電機(jī)，其轉(zhuǎn)子為杯狀結(jié)構(gòu)，設(shè)置在第一定子和第二定子之間，通過第 一、第二兩個(gè)永磁體共同作用實(shí)現(xiàn)急停急轉(zhuǎn)，精度控制高。新型雙饋電動(dòng)機(jī)采用同屯、式雙定 子結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，即內(nèi)、外定子和轉(zhuǎn)子嵌套的結(jié)構(gòu)，與傳統(tǒng)單定子永磁無刷電機(jī)相比，在改善性 能的同時(shí)，電機(jī)的結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜，其內(nèi)、外電機(jī)磁場(chǎng)禪合，增加了控制的難度。
[0003] 專利CN20215200抓《電動(dòng)汽車雙輪雙饋驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)》提出了定子雙繞組無刷雙饋電 機(jī)用于牽引電機(jī)時(shí)的控制策略。為實(shí)現(xiàn)無刷雙饋電機(jī)兩繞組的協(xié)調(diào)控制，功率繞組采用直 接轉(zhuǎn)矩控制，控制繞組采用無功功率優(yōu)化的電流最小化控制策略，使得牽引電機(jī)的動(dòng)態(tài)響 應(yīng)更快、能量分配更靈活。為了充分利用雙定子結(jié)構(gòu)的永磁同步電機(jī)的磁場(chǎng)資源，既需要對(duì) 內(nèi)、外定子實(shí)施獨(dú)立控制，最大限度的提高轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，又需要實(shí)施聯(lián)合控制，在實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn) 速提升的同時(shí)，提高電磁轉(zhuǎn)矩，增加轉(zhuǎn)子出力矩能力。因此如何建立新型雙饋永磁同步電機(jī) 的控制策略，使其滿足轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速同時(shí)且靈活的調(diào)節(jié)就顯得十分重要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單新穎的雙饋永磁同步電機(jī)的控制方法，針對(duì)電 動(dòng)汽車停車啟動(dòng)、高速運(yùn)行、高速超車等幾種運(yùn)行狀態(tài)，通過兩組IGBT既可W單獨(dú)控制內(nèi) 電機(jī)或外電機(jī)，又可W同時(shí)控制兩個(gè)電機(jī)，實(shí)現(xiàn)整個(gè)電機(jī)的多種運(yùn)行方式控制。
[0005] 為了解決上述的技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種電動(dòng)汽車的雙饋永磁同步電機(jī)的控 制方法，針對(duì)雙定子結(jié)構(gòu)的新型電機(jī)，將整個(gè)電機(jī)等效劃分為內(nèi)、外電機(jī)，采用雙轉(zhuǎn)矩控制、 雙弱磁控制、單弱磁加單轉(zhuǎn)矩控制相結(jié)合的控制方法；
[0006] 當(dāng)電動(dòng)汽車低速啟動(dòng)時(shí)，內(nèi)、外電機(jī)同時(shí)運(yùn)行于轉(zhuǎn)矩控制下，轉(zhuǎn)子將獲得最大的電 磁轉(zhuǎn)矩；
[0007] 當(dāng)電動(dòng)汽車高速運(yùn)行時(shí)，內(nèi)、外電機(jī)同時(shí)運(yùn)行于弱磁控制下，減小磁鏈，在給定直 流電壓的限制下，W恒功率方式進(jìn)一步提高轉(zhuǎn)速，且內(nèi)外電機(jī)的弱磁控制共同作用于轉(zhuǎn) 子；
[000引當(dāng)電動(dòng)汽車高速超車時(shí)，外電機(jī)進(jìn)入弱磁控制而提速，內(nèi)電機(jī)則在轉(zhuǎn)矩控制的作 用下增加q軸電流，增加轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)矩。
[0009] 在一較佳實(shí)施例中；所述外電機(jī)為外定子、內(nèi)轉(zhuǎn)子型永磁同步電機(jī)；所述內(nèi)電機(jī) 為內(nèi)定子，外轉(zhuǎn)子型永磁同步電機(jī)。
[0010] 在一較佳實(shí)施例中；所述內(nèi)、外電機(jī)同時(shí)運(yùn)行于轉(zhuǎn)矩控制下時(shí)，通過最大轉(zhuǎn)矩電流 比控制，獲得內(nèi)、外定子最大啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩所需給定電流Z:、Z'g'；
[ocm] 通過電流傳感器采樣內(nèi)、外定子繞組s相電流i。、ib、i。，經(jīng)S相-兩相坐標(biāo)變換、 靜止兩相-旋轉(zhuǎn)正交坐標(biāo)變換，得到內(nèi)、外定子的實(shí)際電流id、i。；
[0012] 將實(shí)際電流與給定電流比較，經(jīng)過PI控制器，得到給定電壓u,，再經(jīng)旋轉(zhuǎn)正 交-靜止兩相坐標(biāo)變換得到SVPWM輸入電壓U。、UP，判斷輸入電壓矢量所在扇區(qū)，產(chǎn)生六路PWM波實(shí)現(xiàn)基本電壓矢量Ui、U2、U3、U4、Ug、Ue的作用時(shí)間，動(dòng)態(tài)控制內(nèi)、外定子的IGBT中6 個(gè)上下管的導(dǎo)通與關(guān)斷，從而在期望扇區(qū)內(nèi)合成期望輸出電壓矢量，使內(nèi)、外定子的實(shí)際電 壓叫、Uq趨于給定電壓M;、M;。
[0013] 在一較佳實(shí)施例中；所述內(nèi)、外電機(jī)同時(shí)運(yùn)行于弱磁控制下時(shí)，內(nèi)、外電機(jī)在恒功 率區(qū)運(yùn)行，W直流母線電壓為給定，將Udim與內(nèi)、外定子的電壓=擇"';比較得 Alls;
[0014] 經(jīng)PI控制器，產(chǎn)生負(fù)向d軸電流Aid后，控制控制內(nèi)、外定子的IGBT產(chǎn)生PWM波； 內(nèi)定子的實(shí)際電流i自增大，外定子的實(shí)際電流i。減小，從而電磁轉(zhuǎn)矩T。減小，使轉(zhuǎn)子在低轉(zhuǎn) 矩下可W獲得非常高的轉(zhuǎn)速。
[0015] 在一較佳實(shí)施例中；所述當(dāng)電動(dòng)汽車高速超車時(shí)，外電機(jī)采用弱磁控制，W直流母 線電壓Udim為給定，產(chǎn)生負(fù)向d軸電流Aidi，減小轉(zhuǎn)子磁鏈il^t，提升轉(zhuǎn)速W;同時(shí)內(nèi)電機(jī) 運(yùn)行于轉(zhuǎn)矩控制下，通過增加q軸電流4，增大電磁轉(zhuǎn)矩T。，增加電機(jī)出力矩能力。
[0016] 相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明提出的一種電動(dòng)汽車的雙饋永磁同步電機(jī)的控制方法， 針對(duì)內(nèi)、外電機(jī)雙轉(zhuǎn)矩環(huán)，雙弱磁控制的算法，在電動(dòng)汽車復(fù)雜多樣的工作方式中，可W被 靈活使用，既可W雙轉(zhuǎn)矩控制運(yùn)行，合理有效的控制轉(zhuǎn)矩輸出；又可W雙弱磁控制，可靠靈 活的控制轉(zhuǎn)速輸出；還可W同時(shí)執(zhí)行轉(zhuǎn)矩環(huán)控制、弱磁控制，多變量、多方式、多手段地控制 電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，有利于其適應(yīng)各種路況，大大提升了電動(dòng)汽車的性能。
【附圖說明】
[0017] 圖1是實(shí)施例中雙轉(zhuǎn)矩控制算法結(jié)構(gòu)框圖；
[001引圖2是實(shí)施例中雙弱磁控制算法結(jié)構(gòu)框圖；
[0019] 圖3是實(shí)施例中弱磁加轉(zhuǎn)矩控制算法結(jié)構(gòu)框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020] 下文結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明。
[0021] 本發(fā)明設(shè)及的新型雙定子雙饋永磁同步電機(jī)主要由=部分組成，從外到內(nèi)分別 為；安裝有電樞繞組的外定子、帶有永磁體的轉(zhuǎn)子和安裝有電樞繞組的內(nèi)定子。因內(nèi)外定子 之間磁場(chǎng)禪合較小，所W將新型雙定子結(jié)構(gòu)永磁同步電機(jī)等效為兩個(gè)永磁同步電機(jī)，外電 機(jī)為外定子、內(nèi)轉(zhuǎn)子型永磁同步電機(jī)，內(nèi)電機(jī)為內(nèi)定子、外轉(zhuǎn)子型永磁同步電機(jī)，對(duì)整個(gè)電 機(jī)的控制可W轉(zhuǎn)化為對(duì)兩個(gè)傳統(tǒng)永磁同步電機(jī)