[发明专利]具有滞环滤波功能的永磁同步电机的弱磁控制系统和方法

说明书

技术领域

本发明属于新能源汽车驱动电机系统领域，具体涉及具有滞环滤波功能的永磁同步电机弱磁控制系统及控制方法。

背景技术

与传统的燃油汽车相比，纯电动汽车具有低噪声、零排放等优点，大力发展纯电动汽车对缓解能源危机和减轻环境污染具有重要的意义。永磁同步电机具有的高功率密度和高效率等优点，使其在电动汽车的控制领域备受关注。为了获得较宽的调速范围，当电机在基速以上运行时需要进行弱磁控制，然而由于永磁同步电机的励磁磁动势由永磁体产生而无法调节，所以只能通过调节定子直轴去磁电流分量来维持电机在高速运行时的电压平衡，以此实现弱磁扩速。

现有的针对永磁同步电机的弱磁控制方法主要采用开环控制或简单的闭环PI控制；前者需要通过试验测试高速弱磁点的参数，工作量大，计算复杂，且受环境等因素的影响较大，后者虽然克服了前者的诸多缺陷，但是无法避免由于瞬间干扰或抖动等因素导致的错误控制指令。如公开日为2010年01月13日，申请号为200910041656.7的中国发明专利文献，具体公开了一种基于永磁同步电机的弱磁控制系统及其控制方法，该系统主要包括依次相连的扭矩输入模块、扭矩-电流查表模块矢量控制和解耦模块、空间矢量脉宽调制和逆变器模块以及永磁同步电机，该技术方案虽然可以有效地避免由于逆变器的饱和所引起的电机控制器错误的发生，为逆变器提供较大的裕量使其远离饱和区，但是无法避免由于瞬间干扰或抖动等因素导致的错误控制指令，并且控制执行效率较低，可移植性不好。

发明内容

本发明的目的是针对上述缺点，提供一种具有滞环滤波功能的永磁同步电机弱磁控制系统及控制方法，该系统可以将滞环滤波引入弱磁闭环控制环节，使电机在弱磁环运行的稳定性和可靠性得到改善。

本发明的技术方案如下：

具有滞环滤波功能的永磁同步电机的弱磁控制系统，其特征在于：包括I_q调整模块、比例积分PI控制模块、坐标变换模块一、坐标变换模块二、脉宽调制及逆变模块、永磁同步电机、坐标变换模块、合成电压矢量幅值比较模块、滞环滤波模块、弱磁控制模块；

I_q调整模块，用于计算交轴电流最终给定值I_{q_ref*}；具体是利用永磁同步电机的交轴电流原始给定值I_{q_ref}、经初始给定值I_{d_ref}与弱磁控制模块输出量累加后的新的直轴电流给定值I_{d_ref*}、I_{d_ref*}与I_{q_ref*}的合成电流矢量所允许的最大值I_smax，计算交轴电流最终给定值I_{q_ref*}；

PI控制模块，用于电流环PI调节，并输出交轴电压V_{q_ref}和直轴电压V_{d_ref}给定值；

坐标变换模块一，用于PARK（PARK为人名）逆变换；

脉宽调制及逆变模块，用于生成三相控制电流；

坐标变换模块二，用于CLARKE/PARK（CLARKE/PARK均为人名）变换；

滞环滤波模块，用于滤除系统瞬间干扰或抖动；

合成电压矢量幅值比较模块，用于计算滞环滤波模块的输入量；

弱磁控制模块，用于计算弱磁环输出电流I_fw；

I_q调整模块的输入端接入永磁同步电机的交轴电流原始给定值I_{q_ref}、新的直轴电流给定值I_{d_ref*}，I_q调整模块输出I_{q_ref*}，I_q调整模块的输出端连接至减法器正向输入端；

PI控制模块的输入端接入减法器输出端，PI控制模块的输出端输出交轴电压V_{q_ref}和直轴电压V_{d_ref}并同时连接至坐标变换模块一与合成电压矢量幅值比较模块；

坐标变换模块一的输入端接入PI控制模块输出端的交轴电压V_{q_ref}和直轴电压V_{d_ref}，坐标变换模块的输出端输出两相静止直角坐标系αβ下的电压V_{α_ref}与V_{β_ref}并连接至脉宽调制及逆变模块；