本發(fā)明涉及電機控制，具體是一種id＝0模式新能源汽車用永磁同步電機轉(zhuǎn)速控制方法。

背景技術(shù)：

1、在新能源汽車領(lǐng)域，永磁同步電機因其高效能、高扭矩、低噪音等優(yōu)點被廣泛應(yīng)用。然而，傳統(tǒng)的永磁同步電機調(diào)速系統(tǒng)存在控制不夠精細、運行時平穩(wěn)性欠佳、機械噪聲較大等問題，難以滿足新能源汽車日益復(fù)雜的控制需求。特別是當電機在額定轉(zhuǎn)速和負載附近工作時，電機兩端過電壓降低，且面對復(fù)雜工況難以有效應(yīng)對。此外，傳統(tǒng)的永磁同步電機調(diào)速系統(tǒng)通常被設(shè)計為電流環(huán)和速度環(huán)串聯(lián)的結(jié)構(gòu)，但基于電氣時間常數(shù)遠小于機械時間常數(shù)的假設(shè)在實際應(yīng)用中存在局限性，因為永磁同步電機具有非線性和強耦合的特性。

2、基于此，現(xiàn)在提供一種id＝0模式新能源汽車用永磁同步電機轉(zhuǎn)速控制方法，可以消除現(xiàn)有設(shè)備存在的弊端。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種id＝0模式新能源汽車用永磁同步電機轉(zhuǎn)速控制方法，以解決背景技術(shù)中的問題。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

3、一種id＝0模式新能源汽車用永磁同步電機轉(zhuǎn)速控制方法，包括以下步驟：

4、步驟1：利用比較器獲取內(nèi)環(huán)d軸電流給定(id＝0)與永磁同步電機park變換反饋的d軸電流的誤差信號、內(nèi)環(huán)q軸電流給定與永磁同步電機park變換反饋的q軸電流的誤差信號、以及給定轉(zhuǎn)速與永磁同步電機經(jīng)增益環(huán)節(jié)得到的轉(zhuǎn)速反饋的誤差信號；

5、步驟2：通過電流內(nèi)環(huán)pi控制器，結(jié)合pi控制環(huán)節(jié)、反park變換的延遲、pwm慣性環(huán)節(jié)以及電機傳遞函數(shù)，對步驟1中獲取的誤差信號進行處理，增強跟蹤響應(yīng)能力，增加力矩；

6、步驟3：通過轉(zhuǎn)速外環(huán)pi控制器，結(jié)合pi控制、電流內(nèi)環(huán)閉環(huán)傳遞函數(shù)、延遲環(huán)節(jié)以及永磁同步電機模塊，對步驟1中獲取的轉(zhuǎn)速誤差信號進行處理，減少擾動影響，快速恢復(fù)波動影響；

7、步驟4：利用增益環(huán)節(jié)對電機輸出角度和電機輸出轉(zhuǎn)速進行增益處理，得到供park及反park變換使用的角度信號和轉(zhuǎn)速反饋信號；

8、步驟5：通過park及反park變換，實現(xiàn)由三相靜止坐標系到兩相旋轉(zhuǎn)坐標系的變換和由兩相旋轉(zhuǎn)坐標系到三相靜止坐標系的變換，為兩個電流比較器提供反饋信號，并為空間矢量pwm控制提供電壓信號。

9、在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還提供以下可選技術(shù)方案：

10、在一種可選方案中：所述步驟1中，所述比較器對內(nèi)環(huán)d軸電流給定(id＝0)和永磁同步電機park變換反饋的d軸電流作計算，δid＝id*-id；

11、所述比較器對內(nèi)環(huán)q軸電流給定和永磁同步電機park變換反饋的q軸電流作計算，δiq＝iq*-iq；

12、所述比較器對給定轉(zhuǎn)速永磁同步電機經(jīng)增益環(huán)節(jié)得到轉(zhuǎn)速反饋作計算，δω＝ωref-ωr。

13、在一種可選方案中：所述步驟2中，所述電流內(nèi)環(huán)pi控制器中的pi控制環(huán)節(jié)的函數(shù)表示為kp+ki/s；

14、所述電流內(nèi)環(huán)pi控制器中的反park變換的延遲函數(shù)為1/(tds+1)，其中td為延遲時間常數(shù)；

15、所述電流內(nèi)環(huán)pi控制器中的pwm慣性環(huán)節(jié)函數(shù)式為kpwm/(0.5tsis+1)，其中逆變器的等效增益kpwm為常數(shù)，tsi為電流內(nèi)環(huán)采樣時間；

16、所述電流內(nèi)環(huán)pi控制器中的電機傳遞函數(shù)為1/(slq+r)，其中l(wèi)q為q軸電感，r為電阻。

17、在一種可選方案中：所述電流內(nèi)環(huán)pi控制器選擇id＝0模式，將與d軸耦合的ωldid項去除，同時優(yōu)化動態(tài)項ωψf，對應(yīng)電機的傳遞函數(shù)為gpmsm(s)＝1/(slq+r)，并忽略擾動，則電流內(nèi)環(huán)開環(huán)傳遞函數(shù)為：

18、

19、pi傳遞函數(shù)中，令tii＝lq/r，又有ki＝kp/ti，電流內(nèi)環(huán)開環(huán)函數(shù)為：

20、

21、延時環(huán)節(jié)，令td＝tsi，設(shè)等效增益kpwm＝1，延時環(huán)節(jié)和pwm函數(shù)可做如下變化：

22、

23、則電流內(nèi)環(huán)開環(huán)函數(shù)為：

24、

25、根據(jù)閉環(huán)傳達函數(shù)運算法則g(s)/[1±g(s)h(s)]，由于電流反饋為“-”，則電流內(nèi)環(huán)閉環(huán)傳遞函數(shù)為：

26、

27、該函數(shù)與標準二階閉環(huán)傳遞函數(shù)對比，其中可消除無阻尼振蕩頻率ωn，并結(jié)合阻尼比ζ，得到關(guān)于包含ζ的pi表達式：kp≈lq/6ζ2tsi,ki≈r/6ζ2tsi

28、其中，lq＝2.045mh，r＝0.74358ω，tsi＝0.001s，阻尼比取最佳阻尼比，ζ＝0.707，得到，kp≈0.68167,ki＝247.86把相關(guān)參數(shù)代入閉環(huán)傳遞函數(shù)表達式，得到閉環(huán)傳遞函數(shù)為gbh(s)＝222223.3/(s2+666.67s+222223.3)。

29、在一種可選方案中：所述步驟3中，所述轉(zhuǎn)速外環(huán)pi控制器中的pi控制環(huán)節(jié)的函數(shù)表示為kp+ki/s，電流內(nèi)環(huán)閉環(huán)傳遞函數(shù)為延遲環(huán)節(jié)為1/(tdωs+1)，此三個環(huán)節(jié)再與相乘，得電磁轉(zhuǎn)矩te，永磁同步電機積分模塊為

30、其中，tdω為速度環(huán)延遲時間，pn為磁極對數(shù)，ψf為轉(zhuǎn)子磁鏈，j為轉(zhuǎn)動慣量，ωref(s)為轉(zhuǎn)速給定，設(shè)置為2000rpm，ωm(s)為輸出轉(zhuǎn)速，tload為負載轉(zhuǎn)矩。

31、在一種可選方案中：所述延遲環(huán)節(jié)參數(shù)tdω＝tsω，6.其中tsω為速度外環(huán)采樣時間，對電流環(huán)傳遞函數(shù)舍去二階，因為在與標準二階閉環(huán)傳遞函數(shù)做過對比，阻尼比已賦表達式，傳遞函數(shù)作慣性環(huán)節(jié)處理，得到表達式：

32、

33、ζ取最佳阻尼比，即ζ＝0.707，使得電流閉環(huán)傳遞函數(shù)簡化為：

34、

35、由于，速度外環(huán)采樣時間遠遠大于電流內(nèi)環(huán)采樣時間，以上兩個函數(shù)可合并為：

36、

37、速度外環(huán)pi控制器開環(huán)傳遞函數(shù)為：

38、

39、對積分常數(shù)ki做優(yōu)化處理，開環(huán)函數(shù)為：

40、

41、得閉環(huán)傳遞函數(shù)：

42、

43、與電流內(nèi)環(huán)一樣，與標準樣式傳遞函數(shù)對比，可得：

44、

45、并以1/3進行修正，磁極對數(shù)pn＝4，轉(zhuǎn)子磁鏈ψf＝0.11wb，轉(zhuǎn)動慣量j＝9.54×10-4kg·m2，得到kp≈2.27,ki≈1.135；

46、轉(zhuǎn)速環(huán)閉環(huán)傳遞函數(shù)為：

47、

48、在一種可選方案中：所述步驟4中，所述增益環(huán)節(jié)中，電機輸出角度經(jīng)過增益值為4的角度增益關(guān)系，供park及反park變換使用；電機輸出轉(zhuǎn)速經(jīng)過增益值為30/pi的增益處理，作為轉(zhuǎn)速反饋信號供轉(zhuǎn)速比較器。

49、相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果如下：

50、1、本發(fā)明通過引入矢量控制的id＝0模式，實現(xiàn)dq軸解耦，達到對電磁轉(zhuǎn)矩的有效控制；通過反park變換的延時環(huán)節(jié)和pwm慣性參量優(yōu)化，構(gòu)建電流閉環(huán)傳遞函數(shù)，獲得目標動態(tài)性能；引入最優(yōu)阻尼比，并修正轉(zhuǎn)速外環(huán)比例系數(shù)，減少系統(tǒng)波動，保證穩(wěn)定性。

51、2、本發(fā)明通過比較器獲取誤差信號，利用pi控制器進行處理，結(jié)合park及反park變換實現(xiàn)坐標系的轉(zhuǎn)換，最終實現(xiàn)對永磁同步電機的精確控制；電流內(nèi)環(huán)pi控制器負責(zé)快速、準確地跟蹤內(nèi)環(huán)電流給定，增加力矩；轉(zhuǎn)速外環(huán)pi控制器負責(zé)穩(wěn)定地控制電機轉(zhuǎn)速，減少擾動影響；增益環(huán)節(jié)和park及反park變換為整個控制過程提供了必要的信號轉(zhuǎn)換和增益處理。