[发明专利]车用内置式永磁同步电机驱动系统转矩闭环控制方法

权利要求书

1.一种车用内置式永磁同步电机驱动系统转矩闭环控制方法，包括如下步骤：

a.利用交直轴电流和电压的幅值与相位校正技术，对内置式永磁同步电机的输入功率进行精确计算；

b.对内置式永磁同步电机的损耗进行建模与计算，包括铜耗、铁耗、杂散损耗及机械损耗，并给出相关参数的经验值或实验获取方法；

c.基于步骤a和b的计算结果对转矩观测器进行设计，实现电机输出转矩的精确观测；

d.基于步骤c获得的转矩观测器，通过转矩闭环PI调节器对交轴电流的给定值进行实时修正，并结合最大转矩电流比算法和双电流环弱磁控制技术，实现驱动系统的高精度转矩闭环控制；

e.建立电流环的频域模型，依据PI调节器工程设计方法，推导出电流环PI参数的数学表达式；

f.建立弱磁环的小信号频域模型，推导出其闭环传递函数，并给出了特征方程的解析表达式，明确使系统稳定的弱磁环PI参数取值准则；

g.建立转矩环的精确频域模型，依据典型II型系统的设计方法，推导出转矩环PI调节器参数的解析表达式；

h.通过实验对步骤a-g所述的车用内置式永磁同步电机驱动系统转矩闭环控制方法进行验证；

步骤d包括以下步骤：

第一步，上位机下发输出转矩指令根据当前工况计算电机损耗并计算对应的电磁转矩指令

第二步，根据电磁转矩指令利用最大转矩电流比算法计算出交直轴电流的初始给定值；

第三步，利用弱磁控制对第二步中的直轴电流初始给定值进行修正；

第四步，通过转矩闭环PI调节器对第二步中的交轴电流初始给定值进行修正；

第五步，基于第三、四步中修正的交直轴电流给定值进行双电流PI闭环控制。

2.根据权利要求1所述的车用内置式永磁同步电机驱动系统转矩闭环控制方法，其特征在于：

步骤a中的内置式永磁同步电机的输入功率表达式为：

P_in＝1.5(u_di_d+u_qi_q) (1)

其中，u_d、u_q为定子d、q轴电压；i_d、i_q为定子d、q轴电流；式(1)中的i_d,i_q是通过传感器采集到的三相电流后经过坐标变换得到的，因此影响i_d,i_q精度的主要因素为传感器采集误差和用于坐标变换的转子位置信号误差；

步骤a还包括：

在不同温度下传感器进行标定，转子位置信号采用旋转变压器获取，程序采集到的旋变位置经过如下的运算用于坐标变换，即：

θ＝θ_s+θ_offset (2)

其中θ为用于坐标变换的位置信息，θ_s为旋变获取的位置信息，θ_offset为位置校正量；

其中，采用零转矩法对θ_offset进行标定，其基本原则是给定一个负方向较大的d轴电流而保持q轴电流为0，调节θ_offset使得电机的电磁转矩为0，此时的θ_offset即为准确值；在不同的转速下进行标定，并将所得的结果进行多项式拟合，得到θ_offse；

u_d,u_q由给定的参考电压近似替代其真实值，其误差分为幅值误差和相位误差，通过一定的死区补偿算法减小幅值误差，而相位误差通过修正u_d,u_q进行反帕克变换时的位置信息进行补偿，补偿方法为在多种工况下调节补偿时间并通过式(1)计算功率，使其与功率分析仪上的功率保持一致，取其均值进行标定。