[发明专利]一种基于MATLAB的电动车双永磁电机控制系统及其控制方法

权利要求书

1.一种基于MATLAB的电动车双永磁电机控制系统，其特征在于，包括电机单元、控制单元、功率单元和用户端，控制单元采用DSP+ARM架构，通过功率单元与电机单元连接用于实现故障隔离、容错控制策略，并完成处理器之间、处理器与用户端之间的通讯；功率单元和电机单元分别通过信号和通讯接口与用户端以及控制单元连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于MATLAB的电动车双永磁电机控制系统，其特征在于，功率单元为五桥臂十开关逆变器拓扑结构，第一桥臂、第二桥臂和第三桥臂组成逆变器A，第三桥臂、第四桥臂和第五桥臂组成逆变器B，第三桥臂为逆变器A和逆变器B的公共桥臂；第一桥臂由双极型晶体管芯片T10、T11以及并联在其上的二极管芯片组成，第二桥臂由双极型晶体管芯片T20、T21以及并联在其上的二极管芯片组成，第三桥臂由双极型晶体管芯片T30、T31以及并联在其上的二极管芯片组成；第四桥臂由双极型晶体管芯片T40、T41以及并联在其上的二极管芯片组成；第五桥臂由双极型晶体管芯片T50、T51以及并联在其上的二极管芯片组成。

3.根据权利要求1所述的一种基于MATLAB的电动车双永磁电机控制系统，其特征在于，电机单元包括两台永磁电机、两台负载直流电机、电流传感器、转子位置传感器、转矩传感器和电压传感器；

联合基于MATLAB的双永磁电机控制系统通用硬件实验测试平台对功率单元的五桥臂十开关逆变器拓扑结构和控制单元的控制策略进行验证测试分析。

4.一种基于MATLAB的电动车双永磁电机控制方法，其特征在于，利用权利要求1至3中任一项所述的基于MATLAB的电动车双永磁电机控制系统，包括以下步骤：

S1、系统启动并初始化；

S2、控制单元进行故障检测，包括电机绕组故障及功率器件故障检测并判断故障等级，并通过统一的信号与通讯接口上传至用户端；

S3、通过电机单元的电流传感器和转子位置传感器等获取电流，电机转速，转矩数据，并上传至控制单元，控制单元通过控制策略进行PWM调制，并将结果输出至功率单元，通过基于以常规的双六开关逆变器为基础分析的双电机驱动新型逆变器拓扑结构：五桥臂十开关逆变器实现对控制策略的分析，进而实现对基于MATLAB的电动车双永磁电机控制系统的控制。

5.根据权利要求4所述基于MATLAB的电动车双永磁电机控制方法，其特征在于，步骤S3中，功率单元为双电机驱动逆变器，用于实现对用户控制策略进行验证测试与分析，包括永磁电机数学原理构建、五桥臂控制算法实现以及DSP常规双闭环控制策略的实现。

6.根据权利要求5所述基于MATLAB的电动车双永磁电机控制方法，其特征在于，永磁电机数学原理构建具体如下：

根据PMSM电机在旋转dq坐标系中定子电压和定子磁链方程得出：

其中，u_d，u_q为d、q轴的定子电压；L_d，L_q为d、q轴的电枢电感，L_d＝L_q＝L；i_d，i_q为d、q轴的电枢电流；ψ_d，ψ_q为d、q轴的定子磁链；R_s为电枢绕组电阻；ψ_f为永磁铁产生的磁链；ω为电机电角速度，ω＝pω_r，p为电机的极对数，ω_r为电机转子角速度；

根据PMSM电机在旋转dq坐标系中电磁转矩方程和PMSM电机的转子动力学方程推出：

最后得出A、B和C具体如下：

其中，A为永磁电机状态方程A相绕组中所对应的相关系数，B为永磁电机状态方程B相绕组中所对应的相关系数，C为永磁电机状态方程C相绕组中所对应的相关系数。