[发明专利]一种太阳能电动汽车用光储驱系统模型预测控制方法

说明书

本发明公开了一种太阳能电动汽车用光储驱系统模型预测控制方法，首先采样太阳能电池板的输出电压、电流，通过扰动观测MPPT控制器后获得0轴电流给定值I₀^*；采样电机转速与位置信号，通过电机转速控制器后获得q轴电流给定值I_q^*；然后采样电机相电流，通过模型预测控制器得到到d轴、q轴、以及0轴电压量；最后，根据坐标变换后得到的相电压大小，对第二大相电压对应的载波进行取反，并通过PWM调制得到开关管的驱动信号。本发明通过模型预测控制和0轴电压脉动最小化PWM调制技术，在提升太阳能电动汽车用光储驱系统动态性能的同时，降低了零序电流纹波，有效提高了系统的动稳态性能。

技术领域

本发明涉及一种太阳能电动汽车用光储驱系统模型预测控制方法，属于电力电子与电力传动领域。

背景技术

电动汽车销量逐年攀升，储能、电驱与充电等相关技术也获得了一定突破。特别对于充电系统，车载充电机、直流充电桩与无线充电等技术相继作为充电单元被应用到电动汽车的开发中，有效缩短了车辆的充电时间。

然而，无论采用何种充电方式，从电网取电仍然是最常用的手段。目前在光伏、风电等新能源发电技术尚不完备的情况下，电网电能的主要来源依然是化石燃料，新能源在整个能源结构中占比还处于比较低的水平，电动汽车距离完全实现“零排放”还有很长距离。因此，为进一步降低电动汽车排放，实现能源供给的可持续发展，发展以太阳能为代表的可再生能源为电动汽车充电逐渐引起国内外汽车生产商与学者的关注。与混合动力汽车类似，太阳能电动汽车本质上也是一种多能源结构的电动汽车。但是，为实现最大功率因数点跟踪并抬高太阳能电池板输出电压至动力电池电压等级，通常需要在动力电池与太阳能电池之间额外安装专用变流器，这无疑增加了整车的体积、成本与重量。

通过电驱重构技术，将太阳能电动汽车中太阳能电池板输出功率控制转化到电机0轴电流控制，将消除动力电池与太阳能电池之间专用变流器的安装，然而，太阳能电池光照强度频繁变化，汽车行驶过程中需要频繁加减速，这要求系统具有良好的动态性能；另外，由于电机零序电感特别小，这将造成零序电流纹波过大，进而造成电机损耗增大。

发明内容

发明目的：针对上述现有技术，提出一种太阳能电动汽车用光储驱系统模型预测控制方法，提高系统的动态性能，以应对太阳能电池光照强度频繁变化、汽车频繁加减速，并以抑制电机0轴电流纹波。

技术方案：一种太阳能电动汽车用光储驱系统模型预测控制方法，太阳能电池板的正极连接到三相永磁同步电机的中性点O，负极连接电池的负极；所述方法包括如下步骤：

步骤1：在每一个控制周期中，采样太阳能电池板的输出电压V_PV、输出电流I_PV，然后通过扰动观测MPPT控制器，生成0轴电流给定值I₀^*；

步骤2：采样三相永磁同步电机转速n和转子位置电角度θ_e，利用转速控制器，实时计算出q轴电流给定值I_q^*；

步骤3：采样三相永磁同步电机相电流I_A、I_B、I_C，通过坐标变换，将相电流转化为d轴、q轴、以及0轴电流I_d、I_q、I₀；

步骤4：通过模型预测控制器，对电流I_d、I_q、I₀进行闭环控制，得到相应的d轴、q轴、以及0轴电压量V_d、V_q、V₀；

步骤5：通过坐标变换，将电压量V_d、V_q、V₀转化为相电压V_A、V_B、V_C；