[发明专利]一种永磁同步轮毂电机过采样无差拍补偿控制器的构造方法

说明书

本发明公开了一种永磁同步轮毂电机过采样无差拍补偿控制器的构造方法，包括建立永磁同步轮毂驱动电机系统及其数学模型，然后离散化，其次依次建立过采样无差拍控制器、电压畸变补偿控制器、实际电压补偿控制器，最后通过建立扰动观测器，转速ω作为扰动观测器的输入，q/d轴扰动观测器电压补偿与作为其输出；以上控制器仅仅需要在软件上进行编程，而不需要再添加硬件设备，即无需添加物理层面的实际控制器，相比之下成本较低，可行性较高而且抗干扰性能比较好，易于在工程上实行。

技术领域

本发明属于新能源汽车驱动领域，是一种基于过采样无差拍补偿控制器的轮毂同步电机控制方法，适用于轮毂电机的抗干扰控制。

背景技术

近年来，石油资源的大幅度消耗导致全球能源压力剧增，各种环保措施也迫在眉睫，新能源汽车的出现大幅度降低了能源消耗与环境污染。作为新能源汽车三电之一，电控在新能源汽车的研究中占了很大一部分比例。

永磁同步电机与同步电机和异步电机相比，不存在电励磁和相应的损耗，永磁转子不发热，电负荷可以选得很高，因而体积小、功率密度高。随着新型电机控制理论和稀土永磁材料的快速发展，永磁同步电动机性能得以进一步提升，与普通电机相比，有许多独特优势。例如说高效节能、温升低、启动性能好、体积小、重量轻等。

轮毂电机将永磁同步电机装进汽车轮毂中，省略了离合器、变速器、传动轴、差速器与分动器等大量传动部件，使车辆结构更加简单，可以获得更好的空间利用率，同时增加了汽车的传动效率。车辆安装轮毂电机以后就具备了单轮独立驱动的特性，因此无论是前驱、后驱还是四驱形式，都可以比较轻松地实现。同时轮毂电机可以通过左右车轮的不同转速甚至反转实现类似履带式车辆的差动转向，大大减小车辆的转弯半径，在特殊情况下几乎可以实现原地转向。然而永磁同步轮毂电机具有复杂的非线性、时变和温度依赖的数学模型，而且永磁同步电机驱动器的性能还会受到许多不确定性的影响。因此本专利设计了一种过采样无差拍补偿控制器来应对永磁同步轮毂电机在实际运用中的不确定性。

发明内容

本发明提出了一种永磁同步轮毂电机过采样无差拍补偿控制器，用于永磁同步轮毂电机伺服驱动系统的辨识与控制，提高了动态性能。该控制方案包括过采样无差拍控制器、电压畸变补偿控制器、实际电压补偿控制器与扰动观测器。由于参数的不确定性，基于模型的控制器计算量大，性能下降。该控制器与现场可编程门阵列同时实现，可实现恒定的开关频率和最佳的电流纹波，并具有高的电流环路带宽和鲁棒的参数变化行为。为了补偿变换器的电压畸变，在控制器中加入了干扰观测器。

本发明采用技术方案步骤如下：

一种永磁同步轮毂电机过采样无差拍补偿控制器的构造方法，包括以下步骤：

步骤1，首先采集d-q轴实际电压与参考电压，通过内部模块计算和坐标变换建立永磁同步轮毂驱动电机系统；

步骤2，建立永磁同步轮毂驱动电机系统的数学模型；

步骤3，离散化驱动电机系统的数学模型；

步骤4，建立过采样无差拍控制器，将转速ω、控制器采样周期T_x与调制载波周期T_c作为过采样无差拍控制器的输入，与作为过采样无差拍控制器的电压输出；

步骤5，建立电压畸变补偿控制器，将转速ω、控制器采样周期T_x与调制载波周期T_c作为电压畸变补偿控制器的输入，q/d轴电压畸变补偿与为其输出；

步骤6，建立实际电压补偿控制器，将转速ω、载波斜率为正时的切换瞬间时间与载波斜率为负时的切换瞬间时间为实际电压补偿控制器输入，q/d轴实际电压补偿与为其输出；