[发明专利]一种永磁轮毂电机转矩脉动抑制方法

说明书

本申请中的永磁轮毂电机转矩脉动抑制方法基于定子电流的直轴分量为零的双闭环PI调节器矢量控制方法，速度环PI控制器作为系统外环，接收转速指令与反馈转速的差值，经过PI调节输出轴电流指令给轴电流内环PI控制器，轴电流内环和轴电流内环经过PI控制器调节分别输出直轴和交轴的电压分量，再经过反Park变换和SVPWM算法得到6路高频开关信号输入到三相逆变器，并由其对输入的直流电压经过逆变后输出对称的三相正弦交流电压到永磁轮毂电机的三相出线端，电机的三相电流和转子的实时位置通过电流传感器和角度传感器获得，并依次经过Clark变换和Park变换得到直轴和交轴的电流分量反馈到电流环PI控制器以形成闭环控制。

技术领域

本发明属于电机技术领域，尤其涉及一种永磁轮毂电机转矩脉动抑制方法。

背景技术

在以永磁轮毂电机直驱的分布式驱动系统中，轮毂电机集驱动、制动、冷却于一体，省去了复杂的机械传动系统，使得汽车底盘空间分布更自由，但与此同时，由于其整车拓扑结构中没有扭转减振器、飞轮等被动阻尼和隔振部件，导致分布式轮毂直驱系统在整个频率范围内振动传递率高，对共振的阻尼衰减尤其不足，呈现出明显的欠阻尼特性，在输出转矩或负载发生突变时，会引起整车明显的纵向振动，极大地降低了驾驶舒适性。实际上，转矩突变过程中的振动是由于阶跃转矩中包含各阶次的转矩脉动，而纵向振动正是其中某阶次转矩脉动与传动系统共振频率一致引起的，因此在某些低速起步工况，即便无负载突变依然会由于轮毂电机本身的转矩脉动而引起整车的纵向抖动。

综上所述，分布式驱动系统中的整车纵向抖动问题可归结为永磁轮毂电机输出的转矩脉动，针对上述问题国内外学者进行了长期的研究并提出了多种抑制方法，目前针对永磁电机输出转矩脉动的抑制方法主要从电机本体设计的角度考虑，通过对电机定转子结构、气隙磁场和齿槽等的优化设计使得电机气隙磁场有更好的正弦度，从而降低电机本体因素造成的齿槽转矩脉动。但是在控制方面始终没有实现技术上的突破，虽然已经通过迭代学习控制(Iterative Learning Control，ILC)，基于记忆机制的无模型控制方法其将周期的偏差信号以一种记忆的方式进行“自学习”，从而使得偏差在有限时间内逼近0，但在实际系统中，由于系统运行工况的复杂性，存在非周期性的扰动，此时迭代学习控制难以在非周期性扰动下提供恰当的补偿信号。

鉴于上述问题的存在，本发明人基于从事此类产品工程应用多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以期创设一种永磁轮毂电机转矩脉动抑制方法，使其更具有实用性。

发明内容

本发明中提供了一种永磁轮毂电机转矩脉动抑制方法，通过控制方式的优化有效的解决了背景技术中的问题。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：包括：

一种永磁轮毂电机转矩脉动抑制方法，包括以下步骤：

S1：基于同步旋转坐标系建立永磁轮毂电机数学模型如下：

在上述公式中，u_d、u_q分别为永磁轮毂电机定子电压在旋转坐标系下的直轴分量和交轴分量；i_d、i_q分别是定子电流的直轴分量和交轴分量；R是定子电阻；ψ_d、ψ_q分别是永磁体的直轴磁链和交轴磁链；ω_e是转子的电角速度；

S2：另i_d＝0，则d轴电流内环的输入i_dref为0；

S3：速度环PI控制器作为系统外环，接收转速指令与电机反馈转速的差值，经过PI调节输出q轴电流指令i_qref给q轴电流内环；

S4：所述d轴电流内环和所述q轴电流内环经过PI控制器调节分别输出直轴和交轴的电压分量u_d、u_q；