[发明专利]基于电流型逆变器盘式无铁心永磁同步电机控制器及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电动汽车轮毂用盘式无铁心永磁同步电机的控制系统。特别是涉及一种基于电流型逆变器盘式无铁心永磁同步电机控制器及方法。

背景技术

电能作为一种新型清洁能源，将成为未来能源发展的必然趋势，电动汽车也将必然取代传统的燃油汽车成为新时代的交通方式。目前电动汽车领域的相关技术是研究和开发的热门，而汽车轮毂电机也是近期研究的重点。电机驱动控制系统作为整车动力总成系统的一个核心组成部分，必须保证其高效性、快速响应性。目前普通电动汽车的驱动系统多采用集中驱动，电机产生的旋转动力经过齿轮组等传动系统驱动车轮旋转，在这个过程中必然会有一部分的能量损耗，采用轮毂电机可以直接驱动车轮旋转，从而使能量损耗降到最低。

盘式无铁心永磁同步电机，没有齿槽转矩、过载能力极强、轴向尺寸短、重量轻、结构紧凑，特别适合用于电动汽车的轮毂电机。但是由于电机本身没有铁心，定子绕组电感很小，使得基于电压型的控制器驱动此类电机时，定子绕组电流不能连续，导致电机会产生转矩波动，所以传统的电机控制方法不能满足盘式无铁心永磁同步电机的控制要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种将盘式无铁心电机应用于电动汽车轮毂驱动系统，适用于盘式无铁心永磁同步电机的基于电流型逆变器盘式无铁心永磁同步电机控制器及方法。

本发明所采用的技术方案是：一种基于电流型逆变器盘式无铁心永磁同步电机控制器，包括有控制电路和用于驱动盘式无铁心电机的三相逆变电路，所述三相逆变电路的信号输入端连接控制电路的信号输出端，还设置有降压斩波电路，所述降压斩波电路的控制信号输入端连接控制电路的信号输出端，降压斩波电路的电流输出端通过电感L连接三相逆变电路的电流输入端，所述的盘式无铁心电机的输出轴通过一个角度传感器连接控制电路的信号输入端，所述三相逆变电路的三相电流输出分别通过电流传感器连接控制电路的信号输入端。

所述的降压斩波电路包括有直流电源U，第一开关管VS1和连接在第一开关管VS1的集电极和发射极之间的第一续流二极管VSD1，以及第二开关管VS2和连接在第二开关管VS2的集电极和发射极之间的第二续流二极管VSD2，其中，所述的第一开关管VS1的集电极连接直流电源U的正极，栅极连接控制电路的信号输出端，所述第二开关管VS2的发射极连接直流电源U的负极，栅极连接控制电路的信号输出端，第二开关管VS2的集电极和第一开关管VS1的发射极作为输出端共同连接电感L的电流输入端，电感L的电流输出端连接三相逆变电路。

所述的三相逆变电路U相输出端还连接一电容C1的一端，V相输出端还连接一电容C2的一端，W相输出端还连接一电容C3的一端，所述电容C1的另一端、电容C2的另一端和电容C3的另一端相互连接。

所述的角度传感器采用旋转变压器或光电编码器或磁电编码器。

一种基于电流型逆变器盘式无铁心永磁同步电机控制器的控制方法，控制电路采用双闭环控制方法，外环为速度环，给定转速与实际转速之差输入到速度调节器，速度调节器的输出为转矩的给定值；内环为转矩环，转矩的给定值和所测得的实际转矩之差作为转矩调节器的输入，转矩调节器的输出为电流参考矢量i_ref，具体包括：

（1）控制器通过角度传感器来检测转子位置信号，所测得的转子位置角度参与控制算法中的坐标变换，并且用于电机转速的计算；

（2）根据电流传感器测得电机定子三相电流i_a、i_b、i_c，对三相电流i_a、i_b、i_c进行坐标变换后得出两相平面直角坐标系下的电流分量i_α、i_β，和旋转坐标系下的d、q轴电流分量i_d、i_q；

（3）根据两相坐标系下的电流分量i_α、i_β来判断参考电流矢量i_ref所在的扇区，根据参考电流矢量所在的扇区，参考电流矢量可以通过相邻的两个非零矢量合成得出。