[发明专利]一种电动汽车用永磁同步电机直接转矩控制系统及方法

权利要求书

1.一种电动汽车用永磁同步电机直接转矩控制系统，其特征在于，包括转矩磁链观测器、扇区判断单元、开关状态信号选择单元、转速检测单元、复合控制调节器、磁链滞环控制器、转矩滞环控制器、零矢量选择单元、逆变器，以及第一、第二和第三运算单元；其中，所述转矩磁链观测器通过坐标转换单元连接在永磁同步电机的输出端，所述转速检测单元连接在永磁同步电机的输出端，所述转速检测单元的输出端通过第一运算单元连接在复合控制调节器的输入端；所述转矩磁链观测器的输出端连接在所述扇区判断单元的输入端，所述扇区判断单元的输出端连接所述开关状态信号选择单元；所述转矩磁链观测器的输出端同时连接在第二运算单元和第三运算单元的输入端；所述第二运算单元的输出端连接在磁链滞环控制器的输入端，所述第三运算单元的输出端分别连接在转矩滞环控制器的输入端和零矢量选择单元的输入端；所述磁链滞环控制器的输出端、转矩滞环控制器的输出端以及零矢量选择单元的输出端分别连接在开关状态信号选择单元的输入端；所述开关状态信号选择单元的输出端通过逆变器与所述永磁同步电机的输入端相连；所述复合控制调节模块一方面对来自误差比较模块的误差信号e进行小波多分辨率分解，对得到的各个不同频段的小波信号取最新值进行加权，然后求和得求和值，另一方面对所述误差信号e进行积分处理，然后把得到的积分值与求和值进行求和作为输出值对永磁同步电机速度环进行控制。

2.根据权利要求1所述的电动汽车用永磁同步电机直接转矩控制系统，其特征在于，所述复合控制调节器包括小波多分辨率分解模块、数学处理模块、第一求和模块、第二求和模块和积分模块；所述小波多分辨率分解模块的输出端连接多个并联的数学处理模块，各数学处理模块的输出端均连接至第一求和模块的输入端，第一求和模块的输出端连接至第二求和模块的输入端；所述积分模块的输出端连接至第二求和模块的输入端，积分模块的输入端与小波多分辨率分解模块的输入端均连接至所述第一运算单元。

3.根据权利要求2所述的电动汽车用永磁同步电机直接转矩控制系统，其特征在于，所述数学处理模块包括死区模块、数字处理模块、加权模块；所述各数学处理模块的输入端与小波多分辨率分解模块的输出端相连接；所述死区模块输出端连接有数字处理模块；所述数字处理模块的输出端连接有加权模块；所述各数学处理模块中的加权模块与第一求和模块输入端连接；对于经由小波多分辨率分解模块得到的各个不同频段的信号数组首先输入死区模块，然后在数字处理模块中按照控制要求取值，并对取得的值进行加权处理，然后输出给第一求和模块。

4.一种基于权利要求1-3任意一项所述电动汽车用永磁同步电机直接转矩控制系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）永磁同步电机定子的电流和电压信号经坐标转换单元由三相静止坐标系转到二相静止坐标系，然后，该二相静止坐标系内的电流和电压信号经计算转化为电机的转矩和磁链，该磁链和转矩被转矩磁链观测器观测到，接着，电机的磁链在二相静止坐标系下的两个分量经扇区判断单元确定其所在扇区；

（2）转矩磁链观测器得到的电机磁链经与设定的磁链进行比较后，得到二者的磁链差值，该磁链差值经磁链滞环控制器调节至允许的误差范围内；

（3）永磁同步电机转子的转速信号经转速检测单元检测到后，与设定的转速进行比较，得到二者的转矩差值，该转矩差值经复合控制调节器得到计算转矩，然后，该计算转矩与步骤（1）转矩磁链观测器中得到的电机转矩进行比较，得到转矩差值，接着，该转矩差值通过转矩滞环控制器将其调节至允许的误差范围，同时，该转矩差值输出到与其连接的零矢量选择单元；

（4）步骤（1）确定的电机磁链的两个分量所在的扇区、步骤（2）得到的磁链误差信号、步骤（3）得到的转矩误差信号，以及零矢量选择单元同时通过开关选择信号选择单元生成6路PWM波，然后通过该PWM波控制逆变器开关的导通，从而实现对永磁同步电机电流、电压和转速的控制。