【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于永磁同步電機系統控制，具體涉及一種電動汽車永磁電機的控制裝置及方法。
技術介紹
1、電動汽車的電機技術是電動汽車控制系統中至關重要的一部分。它直接影響著電動汽車的運動性能、穩定性和操控能力。電動汽車常用的電機類型有永磁同步電機、異步電機、直流無刷電機。目前大多數廠商采用永磁同步電機，是因為它具有節能、高效、可靠、和高扭矩輸出等優點。
2、在電動汽車中，電機的選型通常涉及以下幾個方面的考慮：
3、1.功率和推力需求：根據電動汽車的大小、重量和預期的扭矩要求，選擇適當的電機功率和推力輸出。馬力較大的電動汽車通常需要更強大的電機來提供足夠的推力。
4、2.效率和能耗：高效的電機可以提供更長的續航時間和更好的運動性能。電動汽車使用的電機通常需要具備較高的功率密度和高效的能源利用率。
5、3.輕量化設計：電動汽車需要保持良好的續航能力，選擇輕量化的電機可以減少整車的重量，提高電車的續航時間。
6、4.控制與集成：電動汽車的電機通常需要與電車的控制系統緊密配合，實現精確的位置、速度、扭矩控制。因此，電機的響應速度和控制性能也是重要考慮因素。
7、永磁同步電機(permanent?magnet?synchronous?motor,pmsm)作為一種高性能、高效率的電動機，近年來在電動汽車領域得到廣泛應用。它具有高功率密度、快速響應、高效能和低噪音等優點，成為替代其它電機的理想選擇。而永磁同步電機的控制技術對于發揮其優勢至關重要。雙永磁同步電機控制技術是永磁同
8、傳統的永磁同步電機利用矢量控制時采用六扇區，甚至更為精確，如十二扇區和十八扇區。公開號為cn105978439a的中國專利技術專利提供的永磁同步電機的控制系統及采用此控制系統的控制方法，采用六扇區。公開號為cn109450323a得中國專利技術專利提供的基于十二扇區脈寬調制法的永磁同步電機相電流重構方法，采用十二扇區。公開號為cn110620539a的中國專利技術專利提供的一種開繞組電機變母線電壓工況下直接轉矩控制優化方法，采用十八扇區。該扇區細分的思想，雖然通過磁鏈圓的細分扇區可改善定子磁鏈波形和轉矩脈動，但與此同時會帶來復雜的計算判斷以及龐大的控制開關矢量表，無疑對程序代碼編寫的難度和控制器的選型增加了難度。
9、在實現雙永磁同步電機獨立控制時通常會采用六橋臂控制，六橋臂的控制方法思想更為簡單，且兩個電機的控制效果也更好。公開號為cn108574442a的中國專利技術專利提供了一種六相電機直接轉矩控制系統及其控制方法，但由于橋臂數量的增多，無疑會增加系統的制作成本以及開關損耗，這與工業領域節能減排的理念相悖。
技術實現思路
1、本專利技術的目的在于克服現有雙永磁同步電機獨立控制采用六橋臂控制時系統響應速度低、系統制作成本高和開關損耗大的問題，提出了一種電動汽車永磁同步電機控制裝置及控制方法，將六扇區精簡為五扇區，有效的減少了扇區判斷的計算量，精簡了控制算法設計結構，提高了系統的響應速度。同時五橋臂的控制方法減少了開關管的數量，降低了系統制作成本和開關損耗。
2、為達到上述目的，本專利技術采用如下技術方案：
3、一種電動汽車永磁電機控制裝置，包括五橋臂逆變器，所述五橋臂逆變器連接雙永磁同步電機pmsm，五橋臂逆變器包括第一逆變器橋臂l1、第二逆變器橋臂l2、第三逆變器橋臂l3、第四逆變器橋臂l4和第五逆變器橋臂l5；永磁同步電機pms設置兩個三相y繞組永磁同步電機，三相y繞組永磁同步電機包括u相、v相、w相繞組，每套相繞組的三相互差120度電角度，u相、v相、w相繞組相連于公共點o；兩個三相y繞組永磁同步電機包括第一永磁同步電機pmsm1和第二永磁同步電機pmsm2；五橋臂逆變器的每個逆變器橋臂均由兩個功率開關管串聯組成，功率開關管均采用igbt或mosfet開關功率器件；兩個功率開關管的連接點為逆變器橋臂中點；串聯后的功率開關管兩端分別連接直流電源的正極和負極；五橋臂逆變器的中間逆變器橋臂的逆變器橋臂中點分別連接兩個第一永磁同步電機pmsm1和第二永磁同步電機pmsm2，五橋臂逆變器連接傳感器和計算機控制部分，傳感器和計算機控制部分連接邏輯與運算門。
4、進一步地，第一逆變器橋臂l1由第一功率開關管t1和第二功率開關管t2組成；第二逆變器橋臂l2由第三功率開關管t3和第四功率開關管t4組成；第三逆變器橋臂l3由第五功率開關管t5和第六功率開關管t6組成；第四逆變器橋臂l4由第七功率開關管t7和第八功率開關管t8組成；第五逆變器橋臂l5由第九功率開關管t9和第十功率開關管t10組成。
5、進一步地，第一逆變器橋臂l1的中點與第一永磁同步電機pmsm1的u相繞組終端連接、第二逆變器橋臂l2的中點與第一永磁同步電機pmsm1的v相繞組終端連接、第三逆變器橋臂l3的中點與第一永磁同步電機pmsm1的w相繞組終端和第二永磁同步電機pmsm2的u相繞組終端連接、第四逆變器橋臂l4的中點與第二永磁同步電機pmsm2的v相繞組終端連接、第五逆變器橋臂l5的中點與第二永磁同步電機pmsm2的w相組終端連接。
6、一種電動汽車永磁電機控制方法，利用所述的一種電動汽車永磁電機控制裝置及方法，傳感器和計算機控制部分采樣雙永磁同步電機的實際轉速和電流，通過pi調節器、坐標變換、滯環控制器、查詢矢量表，得到第一永磁同步電機pmsm1和第二永磁同步電機pmsm2的控制矢量，控制矢量為六位矢量；五橋臂逆變器將雙永磁同步電機的控制矢量的空間劃分為五個扇區：ⅰ、ⅱ、ⅲ、ⅳ、ⅴ，每個扇區為72度電角度；控制矢量經過邏輯與運算生成控制第一永磁同步電機pmsm1和第二永磁同步電機pmsm2的五位矢量，將五位矢量及五位矢量的反狀態接入逆變器橋臂中的功率開關管導通控制位。
7、進一步地，邏輯與運算具體為：經過邏輯與運算門將第一永磁同步電機pmsm1的控制矢量的末位與第二永磁同步電機pmsm2的控制矢量的首位合并為1位。
8、進一步地，所述一種電動汽車永磁電機控制方法包括如下步驟：
9、s1、測量永磁同步電機pmsm實際轉速w，w與參考轉速w*進行比較，參考轉速w*為預設常數，所得到的誤差經過pi調節器輸出參考電流i*；
10、s2、根據參考電流i*與參考轉矩t*之間為常值比例關系，求得參考轉矩t*；
11、s3、測量永磁同步電機pmsm的三相繞組相電流ia、ib、ic，三相繞組相電壓ua、ub、uc，通過clark變換計算出永磁同步電機pmsm在兩相靜止坐標系下的電流iα、iβ，電壓uα、uβ；
12、s4、由兩相靜止坐標系下的電流iα、iβ和電壓uα、uβ通過磁鏈計算單元計算出永磁同步電機pmsm的定子磁鏈ψa、ψb、磁鏈幅值ψs、磁鏈角θ、電磁轉矩t；
13、s5、將參考轉矩t*和電磁轉矩t進行比較得本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種電動汽車永磁電機的控制裝置，其特征在于，包括五橋臂逆變器，所述五橋臂逆變器連接雙永磁同步電機PMSM，五橋臂逆變器包括第一逆變器橋臂L1、第二逆變器橋臂L2、第三逆變器橋臂L3、第四逆變器橋臂L4和第五逆變器橋臂L5；永磁同步電機PMSM設置兩個三相Y繞組永磁同步電機，三相Y繞組永磁同步電機包括U相、V相、W相繞組，每套相繞組的三相互差120度電角度，U相、V相、W相繞組相連于公共點0；兩個三相Y繞組永磁同步電機包括第一永磁同步電機PMSM1和第二永磁同步電機PMSM2；五橋臂逆變器的每個逆變器橋臂均由兩個功率開關管串聯組成，功率開關管均采用IGBT或MOSFET開關功率器件；兩個功率開關管的連接點為逆變器橋臂中點；串聯后的功率開關管兩端分別連接直流電源的正極和負極；五橋臂逆變器的中間逆變器橋臂的逆變器橋臂中點分別連接兩個第一永磁同步電機PMSM1和第二永磁同步電機PMSM2，五橋臂逆變器連接傳感器和計算機控制部分，傳感器和計算機控制部分連接邏輯與運算門。
2.根據權利要求1所述的一種電動汽車永磁電機的控制裝置，其特征在于，第一逆變器橋臂L1由第一功率開關管T
3.根據權利要求1所述的一種電動汽車永磁電機的控制裝置，其特征在于，第一逆變器橋臂L1的中點與第一永磁同步電機PMSM1的U相繞組終端連接、第二逆變器橋臂L2的中點與第一永磁同步電機PMSM1的V相繞組終端連接、第三逆變器橋臂L3的中點與第一永磁同步電機PMSM1的W相繞組終端和第二永磁同步電機PMSM2的U相繞組終端連接、第四逆變器橋臂L4的中點與第二永磁同步電機PMSM2的V相繞組終端連接、第五逆變器橋臂L5的中點與第二永磁同步電機PMSM2的W相組終端連接。
4.一種電動汽車永磁電機的控制方法，利用權利要求1-3任一項中所述的一種電動汽車永磁電機控制裝置，其特征在于，包括如下步驟：傳感器和計算機控制部分采樣雙永磁同步電機的實際轉速和電流，通過PI調節器、坐標變換、滯環控制器、查詢矢量表，得到第一永磁同步電機PMSM1和第二永磁同步電機PMSM2的控制矢量，控制矢量為六位矢量；五橋臂逆變器將雙永磁同步電機的控制矢量的空間劃分為五個扇區：I、II、IⅡ、IV、V，每個扇區為72度電角度；控制矢量經過邏輯與運算生成控制第一永磁同步電機PMSM1和第二永磁同步電機PMSM2的五位矢量，將五位矢量及五位矢量的反狀態接入逆變器橋臂中的功率開關管導通控制位。
5.根據權利要求4所述的一種電動汽車永磁電機的控制方法，其特征在于，邏輯與運算具體為：經過邏輯與運算門將第一永磁同步電機PMSM1的控制矢量的末位與第二永磁同步電機PMSM2的控制矢量的首位合并為1位。
6.根據權利要求4所述的一種電動汽車永磁電機的控制方法，其特征在于，包括如下步驟：
7.根據權利要求6所述的一種電動汽車永磁電機的控制方法，其特征在于，所述五扇區判斷表如下所示：
8.根據權利要求6所述的一種電動汽車永磁電機的控制方法，其特征在于，所述五扇區控制開關矢量表如下所示：
9.根據權利要求6所述的一種電動汽車永磁電機的控制方法，其特征在于，所述五位開關矢量包括32種五位開關矢量如下所示：
...【技術特征摘要】
1.一種電動汽車永磁電機的控制裝置，其特征在于，包括五橋臂逆變器，所述五橋臂逆變器連接雙永磁同步電機pmsm，五橋臂逆變器包括第一逆變器橋臂l1、第二逆變器橋臂l2、第三逆變器橋臂l3、第四逆變器橋臂l4和第五逆變器橋臂l5；永磁同步電機pmsm設置兩個三相y繞組永磁同步電機，三相y繞組永磁同步電機包括u相、v相、w相繞組，每套相繞組的三相互差120度電角度，u相、v相、w相繞組相連于公共點0；兩個三相y繞組永磁同步電機包括第一永磁同步電機pmsm1和第二永磁同步電機pmsm2；五橋臂逆變器的每個逆變器橋臂均由兩個功率開關管串聯組成，功率開關管均采用igbt或mosfet開關功率器件；兩個功率開關管的連接點為逆變器橋臂中點；串聯后的功率開關管兩端分別連接直流電源的正極和負極；五橋臂逆變器的中間逆變器橋臂的逆變器橋臂中點分別連接兩個第一永磁同步電機pmsm1和第二永磁同步電機pmsm2，五橋臂逆變器連接傳感器和計算機控制部分，傳感器和計算機控制部分連接邏輯與運算門。
2.根據權利要求1所述的一種電動汽車永磁電機的控制裝置，其特征在于，第一逆變器橋臂l1由第一功率開關管t1和第二功率開關管t2組成；第二逆變器橋臂l2由第三功率開關管t3和第四功率開關管t4組成；第三逆變器橋臂l3由第五功率開關管t5和第六功率開關管t6組成；第四逆變器橋臂l4由第七功率開關管t7和第八功率開關管t8組成；第五逆變器橋臂l5由第九功率開關管t9和第十功率開關管t10組成。
3.根據權利要求1所述的一種電動汽車永磁電機的控制裝置，其特征在于，第一逆變器橋臂l1的中點與第一永磁同步電機pmsm1的u相繞組終端連接、第二逆變器橋臂l2的中點與第一永磁同步電機pmsm1的v相繞組終端連接、第三逆變器橋臂...
【專利技術屬性】
技術研發人員：林海，李世康，明剛，陳煜舟，杜凱，陳丹，肖劍，
申請(專利權)人：長安大學，
類型：發明
國別省市：
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