[发明专利]一种电动车异步电机的预估计控制方法

说明书

技术领域

本发明属于异步电机控制技术领域，更为具体的讲，涉及一种电动车异步电机的预估计控制方法。

背景技术

如今全球范围内石油供给紧张以及环境污染问题日益严重，低碳和零排放概念深入人心，这就促使了电动车在全球范围内得以快速的发展。电动车的生产和使用在车辆运输中比重不断增加。但是，电动车的发展依然受限于其核心技术以及关键零部件。而电机驱动控制器作为关键部件之一更是直接影响了整车的动力性和经济性。

交流异步电机作为电动车应用最广泛的三大电机之一有着不可替代的地位，因此对其控制精度以及可靠性提出了较高的要求。但是，由于其非线性和高耦合的特性，并且在运行过程中，由于电机温度的变化电机参数会发生变化。而传统的控制方式，其精度多依赖于电机参数的准确，因此随着电机参数的变化影响了控制的性能。

由此可知，对控制参数可变甚至未知的系统而言，如何可靠地估计未知参数，动态的计算系统参数，实时调整控制器本身参数，优化控制器的适应性，提高控制器在控制过程中的精度从而使异步电机达到良好的运行性能是当前电动车异步电机驱动控制迫切需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电动车异步电机的预估计控制方法，通过该方法对系统参数进行动态估计，实时调整控制器的控制参数，优化控制器的适应性，提高控制器在电机运行时的控制精度使电机达到良好的运行性能。

为实现上述目的，本发明技术方案如下：

一种电动车异步电机的预估计控制方法，其特征在于：控制器设定有电流参考值，然后根据存储在控制器里前一步的电机信息和控制器实时采样的信息实时估算出当前系统的控制参数（这个参数表示系统的增益，或者系统的增益矩阵），根据估算得到的控制参数估算出电机的下一步输入电压，从而使电机的电流值跟上设定的参考值；所述根据估算得到的系统参数和控制参数计算下一步输入是通过公式                                                实现，其中，为下一步输入，为估算得到的当前的系统参数，b为系统的控制量增益，为系统的输出，为设定的参考值。

所述控制器根据电机的前一步信息估算出当前的系统参数，是通过公式得到，其中，为系统的输出，是上一步控制器的输出，即电机的输入值，是上一步控制器的输入值，即电机的输出值。

所述控制器根据电机的当前信息估算出当前的控制参数b的步骤是，第一步得出电机系统的励磁环、转矩环和转速环的传递函数，第二步将所述电机系统的三个环的传递函数表示为的形式，其中，Y（s）是电机系统的输出传递函数，U（s）为电机系统的输入传递函数；第三步根据电机的转速环、励磁环和转矩环的在第二步中的表达式确定为控制参数b。

所述第二步的传递函数中，励磁环、转矩环和转速环的各参数表示如下，

励磁环的参数：，，； 

转矩环的参数：，，； 

转速环的参数：，，；

其中：为异步电机的转子电感, 为异步电机的定子电感, 为异步电机的定子电感因数, 为异步电机的转子电阻, 为异步电机的定子电阻, 为电机的惯性系数, 为负载转矩。

所述控制器里存储的前一步的电机信息包括电机的电流、电压、转速；所述控制器实时采样的信息包括电机的电流和转速；所述设定的参考值为电机励磁环的励磁电流参考值、转矩环的转矩电流参考值或者转速环的期望转速值。

上述估算过程的具体步骤如下：

(1)、确定电机控制系统的表达式

基于空间电压矢量控制的异步电机，其内环（d环：励磁环，q环：转矩环）和外环(转速环)均为单输入单输出系统，所以可得系统的输入和系统的输出由下式表达：

    (1)

其中，a为系统参数；b为控制参数。

(2)、根据传递函数确定控制参数b

电机系统有其内环外环传递函数，其传递函数如下：

      (2)

根据输入输出关系可以确定为控制参数b。

(3)、确定系统参数a的估计值

根据步骤（1）确定的系统表达式来得到a的估计值：

       (3)

由于电机系统的启动初始输出和运行中的不确定干扰，可能导致等于0。为了避免分母出现奇点，将对a估计法则进行如下修改：

(4)