[实用新型]开绕组永磁同步电机电流内模解耦控制器

说明书

技术领域

本实用新型涉及新型开绕组永磁同步电机电流内模解耦控制器，可应用于电动汽车用的电机驱动领域，特别涉及高电压大功率的驱动场合。

背景技术

目前电动汽车使用的电机驱动系统一般由并联连接的动力电池、电容构成电力源，其经驱动逆变器连接驱动电机中交流三相绕组的一端，而另一端星形连接。而动力电池提供的标称电压一般为300v左右。在需要较大功率、较大力矩的电机驱动场合，可通过增加动力电池的容量和增加功率开关器件的电流能力来实现。常用的大功率电机驱动系统的两种实现方案分别是采用多个动力电池串联的方法提高驱动系统的电压和采用元器件并联的方法提高驱动系统的电流能力。考虑到电动汽车车身容积、车载蓄电池组容量的限制以及功率开关器件电压电流能力的限制，有必要采用一种新型的电机结构。在同步旋转坐标系上定子电压由3部分构成：电阻压降、耦合电压和反电势。随着电机转速的升高，耦合电压所占的比重增加，因此耦合作用越来越大。对现仅有的开绕组永磁同步电机控制系统来说，工程上采用常规PID控制器对系统进行电流调节，仅仅对d、q轴的2个电流环单独起作用，忽略了交叉耦合项，因此当其中一轴上电流给定发生变化时，另一个轴上的电流会产生一个瞬时误差，从而转矩产生瞬时畸变，影响系统的瞬时性能。另外，常规PID控制器一般会产生较大的超调，并且响应速度慢。在电动汽车要求调速系统起制动超调小，受扰动时动态速降小、恢复时间短等动态性能要求较高的场合，常规PID控制器有一定的局限性，不能满足相关方面的要求。另外，常规PID控制器可调参数较多，不易调节，并且增加了开绕组永磁同步电机控制的复杂性。因此，有必要提出一种新的应用于开绕组永磁同步电机的电流控制器以解决上述问题。

发明内容

技术问题：本实用新型针对电动汽车等需要较大功率、较大转矩的电机的驱动场合中，车载电池容量限制和功率开关电压电流能力限制之下驱动功率等级低、存在共模电压等问题，以及传统PID控制器由于d、q轴电流不完全解耦而存在鲁棒性差、存在较大的超调，并且响应速度慢等动态性能问题和可调参数较多，不易调节等问题，提出新型开绕组永磁同步电机电流内模解耦控制器，实现了永磁同步电机在高电压大功率场合的应用，在一定程度上改善了电动汽车的调速性能。

技术方案：本实用新型的开绕组永磁同步电机电流内模解耦控制器包括直流电源、电容、第一逆变器、第二逆变器、开绕组永磁同步电机、电流内模解耦控制器；开绕组永磁同步电机是三相永磁同步电机定子绕组采用开路式结构，引出六根端引线分别对应接第一逆变器的3个输出端和第二逆变器的3个输出端，第一逆变器和第二逆变器的6对输入控制端分别接空间矢量调制器，空间矢量调制器的输入端接电流内模解耦控制器的输出端，开绕组永磁同步电机电流内模解耦控制器由一个直流电源供电，电机定子绕组的a、b、c相采样电流i_a、i_b、i_c经电流内模解耦控制器得到d轴调制电压u^*_d、q轴调制电压u^*_q，进而采用电压空间矢量脉宽调制策略来控制电机。

所述电流内模解耦控制器包括d轴电流内模控制器F_d(s)、q轴电流内模控制器F_q(s)、饱和限制器、被控对象G_p(s)、d、q轴电流交叉耦合部分；

开绕组永磁同步电机定子绕组的a、b、c相采样电流i_a、i_b、i_c经坐标变换得到定子电流的d轴分量i_d与给定的d轴电流分量i^*_d依次经d轴电流内模控制器F_d(s)、饱和限制器和被控对象G_p(s)后，得到内模d轴电流i_md，同时定子电流的q轴分量i_q与给定的q轴电流分量i^*_q依次经q轴电流内模控制器F_q(s)、饱和限制器和被控对象G_p(s)后，得到内模q轴电流i_mq，i_md和i_mq经d、q轴电流交叉耦合部分调制得到d轴调制电压u^*_d、q轴调制电压u^*_q。