一种电动汽车的永磁同步电机控制策略的制作方法

本发明涉及电动汽车技术领域，具体涉及到电动汽车中永磁同步电机控制系统以及电流环控制方法。

背景技术：

目前，大部分的电动汽车都是采用永磁同步电动机进行车辆驱动,永磁同步电动机的驱动及控制对整车性能影响重大，一般情况下对永磁同步电机采用的控制策略为基于矢量控制的控制方法，而矢量控制的核心就是双闭环结构，即速度环和电流环。对于电流环的控制是永磁同步电机控制系统中的一个重要环节，它能够提升系统的精度和响应速度，我们采用pi调节器完成对电流环的控制。

在电流环pi控制中，pi控制参数的选取对于控制性能影响巨大，不合理的pi控制参数会影响控制性能，严重的话可能导致电动汽车失控，因此选取合理的pi控制参数显得至关重要。到目前为止，已经有大批学者对此做出了研究并取得了相应的成果，通常采用为分段法或查表法获得工电流控制的比例系数与积分系数。但是，这些方法不是从实际工况角度出发，因此在响应速递、控制精度等方面仍然存在局限。

技术实现要素：

为了解决现有技术存在的以上问题，本发明提出一种电动汽车中永磁同步电机电流环控制方法，该方法能够提升响应速度，解决pi参数调节困难等问题，从而构成一个新型的车用永磁同步电机控制系统。

本发明具体采用以下技术方案：

一种电动汽车中永磁同步电机控制系统，其特征在于：该系统包含信息获取模块、模糊控制模块、电流pi控制模块、坐标变换模块、空间矢量调制模块、逆变器模块。

所述信息获取模块是获取电动汽车的行车信息和永磁同步电机的d、q轴给定电流以及实际电流。

所述模糊控制模块是根据得到的行车信息和设定好的模糊控制算法运算得到d轴比例系数、d积分系数和q轴比例系数、q积分系数。

所述电流pi控制算法，其过程如下：根据模糊控制模块得到的d轴比例系数、d积分系数和q轴比例系数、q积分系数，结合d轴给定电流、d轴实际电流、和预设的d轴电流pi控制算法计算得到d轴电压，结合q轴给定电流、q轴实际电流、和预设的q轴电流pi控制算法计算得到q轴电压；d、q轴电压通过坐标变换得到直轴电压和交轴电压，进而对永磁同步电机进行矢量调制。该方法通过模糊控制得到与实际工况相匹配的比例系数和积分系数，提高了快速响应能力、减少了超调，为提高控制精度奠定了坚实基础。

所述坐标变换模块包括clarke变换、park变换、park逆变换。通过坐标变换，将永磁同步电机输出的三相电流变为d、q轴电流；将d、q轴电压变为直轴和交轴电压。

所述空间矢量调制模块采用电压空间矢量调制技术，将得到的直轴、交轴电压进行矢量脉宽调制，并将得到的脉宽调制信号输入到所述逆变器模块，通过逆变器模块的输出控制永磁同步电机。

附图说明

图1是车用永磁同步电机控制系统结构图；

图2是车用永磁同步电机控制系统过程流程图；

图3是车用永磁同步电机电流环控制方法的流程图；

图4是车用永磁同步电机电流环控制方法的原理图；

图5是车用永磁同步电机电流环控制方法中模糊控制算法原理示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实例对本发明做进一步说明。

图1为车用永磁同步电机控制系统整体结构图，通过信息获取模块获得给定转速ω、给定d轴电流id、给定q轴电流iq、实际转速ω*、实际d轴电流id*、实际q轴电流iq*；进行处理分析后得到速度误差信号e和延迟反馈控制信号δu，通过模糊控制得到比例系数kp和积分系数ki；确定了pi控制参数后，进行电流pi调节，从而得到d轴电压ud和q轴电压uq；将ud和uq进行坐标变换(park逆变换)得到直轴电压uα和交轴电压uβ；利用直轴电压uα和交轴电压uβ通过空间矢量调制技术对电压源逆变器进行调节，进而完成对永磁同步电机的控制。检查到的永磁同步电机三相电流通过坐标变换(clarke变换、park变换)得到电流id和iq，再反馈到信息采集模块；通过速度观测器检测到的永磁同步电机的实际转速ω*同样反馈到信息采集模块。

图4是车用永磁同步电机电流环控制方法的原理图，通过信息处理模块得到的速度误差信号e和延迟反馈控制信号δu进行模糊控制得到d轴比例系数kp_d和d轴积分系数ki_d以及q轴比例系数kp_q和q轴积分系数ki_q，结合d轴给定电流与实际电流差δid进行d轴电流pi控制，从而得到d轴电压ud*，结合q轴给定电流与实际电流差δiq进行d轴电流pi控制，从而得到q轴电压uq*；最后对得到的d轴电压ud*和q轴电压uq*进行限幅处理得到ud和uq。

图5是车用永磁同步电机电流环控制方法中模糊控制算法原理示意图，将速度误差信号e和延迟反馈控制信号δu作为模糊进行模糊化处理控制系统的输入，进行模糊化处理；速度误差信号e的模糊变量对应的三个模糊集为正大、零、负大，延迟反馈控制信号δu的模糊变量对应的三个模糊集为正大、零、负大。模糊控制的三角隶属度函数为μ，三个模糊设定值定义为fjⁱ(i＝1，2j＝1，2)，与其对应的隶属度函数为μfj(e,δu)(j＝1，2)。输出的模糊控制信号比例、积分增益，为fkp、fki，最后进行解模糊化处理得到比例系数kp和积分系数ki。

综上所述,本发明所提出的电动汽车永磁同步电机控制策略，能够通过模糊控制算法，得到与实际工况相匹配的比例系数和积分系数，进而进行电流pi控制，从而提高了快速响应能力、减少了超调，增强了车用永磁同步电机控制系统的稳定性，同时为控制精度的提升奠定了坚实基础。

对于本领域的普通技术人员而言，根据本发明的教导，在不脱离本发明的原理与精神的情况下，对实施方式所进行的改变、修改、替换和变型仍落入本发明的保护范围之内。

技术特征：

技术总结
本发明提出了一种电动汽车的永磁同步电机控制策略，涉及到电动汽车技术领域，其特征在于：该系统包含信息获取模块、模糊控制模块、电流PI控制模块、坐标变换模块、空间矢量调制模块、逆变器模块。通过信息获取模块获取电动汽车的行车信息；将行车信息进行处理分析后进行模糊控制得到d轴、q轴比例系数和积分系数；确定了PI控制参数后，进行电流PI调节，从而得到d轴电压和q轴电压；通过坐标变换(Park逆变换)将d轴电压和q轴电压变换得到直轴电压和交轴电压；利用直轴电压和交轴电压通过空间矢量调制技术对电压源逆变器进行调节，进而完成对永磁同步电机的控制。通过模糊控制算法，能够得到与实际工况相匹配的比例系数和积分系数，从而提高了快速响应能力、减少了超调，增强了车用永磁同步电机控制系统的稳定性。

技术研发人员：王佐勋;宋宏帅
受保护的技术使用者：齐鲁工业大学
技术研发日：2018.01.08
技术公布日：2018.04.24