一种电动汽车永磁同步电机PI控制器控制参数设计方法技术

本发明专利技术公开了一种电动汽车永磁同步电机PI控制器控制参数设计方法，主要解决现有技术中存在的现有永磁同步电机控制参数难以整定，易影响电机的安全稳定运行的问题。该发明专利技术通过被控永磁同步电机的电机参数以及可度量系统性能指标，然后依据矢量控制算法模型中d环和q环的开环传递函数以及d环和q环的特征方程计算得到电动汽车永磁同步电机PI控制器的控制参数。通过上述方案，本发明专利技术能在手术室正常工作的情况下进行维护，解决了提高设计效率，同时因输入的系统性能指标可度量，故可提高电机的安全稳定运行性能。

【技术实现步骤摘要】
一种电动汽车永磁同步电机PI控制器控制参数设计方法
本专利技术涉及电动汽车永磁同步电机控制
，具体地说，是涉及一种电动汽车永磁同步电机PI控制器控制参数设计方法。
技术介绍
永磁同步电机是一个多变量、高阶、非线性、强藕合的被控对象，控制参数难以整定。通常情况下控制参数的设计采用试凑的方法，即技术人员依靠经验得出一组原始数值，然后反复试验调整，直至满足应用。此设计方法存在几点不足，首先，依靠经验的设计方法效率较低；其次，控制参数不可度量，即无法从控制参数本身确定系统在该控制参数下最终运行性能的优劣，选取不当则有可能导致系统的被控制量震荡，影响电机的安全稳定运行，甚至造成安全事故。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种电动汽车永磁同步电机PI控制器控制参数设计方法，以解决现有永磁同步电机控制参数难以整定，易影响电机的安全稳定运行，甚至造成安全事故的问题。为了解决上述问题，本专利技术提供如下技术方案：一种电动汽车永磁同步电机PI控制器控制参数设计方法包括如下步骤：(b)得出被控永磁同步电机的电机参数和可度量系统性能指标；(b)根据步骤(a)中的电机参数和可度量系统性能指标，PI控制器依据矢量控制算法模型中d环和q环的开环传递函数以及d环和q环的特征方程计算得到电动汽车永磁同步电机PI控制器的控制参数；(c)将步骤(b)中的PI控制器控制参数用于永磁同步电机控制。具体地，步骤(a)中被控永磁同步电机的电机参数包括定子电阻Rs、直轴电感Ld和交轴电感Lq。具体地，步骤(a)中被控永磁同步电机的可度量系统性能指标包括d环自然角频率wnd和相角裕度γd以及q环自然角频率wnq和相角裕度γq。具体地，步骤(b)中电动汽车永磁同步电机PI控制器的控制参数包括d环PI控制器比例系数Kp_d、d环PI控制器积分系数Ki_d、q环PI控制器比例系数Kp_q、q环PI控制器积分系数Ki_q。具体地，步骤(b)具体过程如下：矢量控制算法模型中，d环和q环的开环传递函数分别为：矢量控制算法模型中，d环和q环的特征方程分别为：1+Go_d(s)＝Lds2+Rss+Kp_ds+Ki_d＝0(3)1+Go_q(s)＝Lqs2+Rss+Kp_qs+Ki_q＝0(4)根据式子(3)和(4)，根据参数比较法可得：式子(5)和(6)中，ζd为d环阻尼比，ζq为q环阻尼比；ζd的计算公式为：ζq的计算公式为：由式子(1)至(8)得到的电动汽车永磁同步电机PI控制器控制参数的具体计算公式为：d环PI控制器比例系数Kp_d计算公式：Kp_d＝2*wnd*Ld*ζd-Rs(9)d环PI控制器积分系数Ki_d计算公式：q环PI控制器比例系数Kp_q计算公式：Kp_q＝2*wnq*Lq*ζq-Rs(11)q环PI控制器积分系数Ki_q计算公式：与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术根据被控永磁同步电机的电机参数以及可度量系统性能指标计算出电动汽车永磁同步电机PI控制器控制参数，故本专利技术克服了通常设计方法中存在的效率较低的不足，通用性增强，同时因输入的系统性能指标可度量，故提高了电机的安全稳定运行性能。附图说明图1为本专利技术的设计流程图。图2为本专利技术的矢量控制系统设计框图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明，本专利技术的实施方式包括但不限于下列实施例。如图2所示，一种电动汽车永磁同步电机PI控制器控制参数设计方法通过被控永磁同步电机的电机参数以及可度量系统性能指标，然后依据矢量控制算法模型中d环和q环的开环传递函数以及d环和q环的特征方程计算得到电动汽车永磁同步电机PI控制器的控制参数，再将计算得到的控制参数用于永磁同步电机控制，可提高设计效率，同时因输入的系统性能指标可度量，故可提高电机的安全稳定运行性能。一种电动汽车永磁同步电机PI控制器控制参数设计方法包括如下步骤：1.1得出被控永磁同步电机的电机参数和可度量系统性能指标，电机参数和可度量系统性能指标均为已知可查到获得；电机参数包括定子电阻Rs、直轴电感Ld和交轴电感Lq；可度量系统性能指标包括d环自然角频率wnd和相角裕度γd以及q环自然角频率wnq和相角裕度γq；1.2根据步骤1.1中的电机参数和可度量系统性能指标，PI控制器依据矢量控制算法模型中d环和q环的开环传递函数以及d环和q环的特征方程计算得到电动汽车永磁同步电机PI控制器的控制参数；电动汽车永磁同步电机PI控制器的控制参数包括d环PI控制器比例系数Kp_d、d环PI控制器积分系数Ki_d、q环PI控制器比例系数Kp_q、q环PI控制器积分系数Ki_q；计算的具体过程如下：矢量控制算法模型中，d环和q环的开环传递函数分别为：矢量控制算法模型中，d环和q环的特征方程分别为：1+Go_d(s)＝Lds2+Rss+Kp_ds+Ki_d＝0(3)1+Go_q(s)＝Lqs2+Rss+Kp_qs+Ki_q＝0(4)根据式子(3)和(4)，根据参数比较法可得：式子(5)和(6)中，ζd为d环阻尼比，ζq为q环阻尼比；ζd的计算公式为：ζq的计算公式为：由式子(1)至(8)得到的电动汽车永磁同步电机PI控制器控制参数的具体计算公式为：d环PI控制器比例系数Kp_d计算公式：Kp_d＝2*wnd*Ld*ζd-Rs(9)d环PI控制器积分系数Ki_d计算公式：q环PI控制器比例系数Kp_q计算公式：Kp_q＝2*wnq*Lq*ζq-Rs(11)q环PI控制器积分系数Ki_q计算公式：1.3将步骤1.2中的PI控制器控制参数用于永磁同步电机控制。矢量控制算法为一种通用的双闭环电机控制算法，d环和q环为矢量控制算法模型中的励磁电流环和转矩电流环。现有技术中控制参数不可度量指的是无法从控制参数本身确定系统在该控制参数下最终运行性能的优劣；本专利技术根据被控永磁同步电机的电机参数以及可度量系统性能指标计算出电动汽车永磁同步电机PI控制器控制参数，故本专利技术克服了通常设计方法中存在的效率较低的不足，通用性增强，同时因输入的系统性能指标可度量，故提高了电机的安全稳定运行性能；如图1所示，将本专利技术写入程序中，人们实际需要操作的就是输入被控永磁同步电机的电机参数以及可度量系统性能指标，程序依据矢量控制算法模型中d环和q环的开环传递函数以及d环和q环的特征方程计算得到电动汽车永磁同步电机PI控制器的控制参数，提高了计算效率。实际测试例子：定子电阻Rs为2.8Ω，直轴电感Ld为1.308H，交轴电感Lq为0.504H；可度量性指标为：d环自然角频率wnd取2.5rad/s，d环相角裕度γd取1.56rad，q环自然角频率wnq取5rad/s，q环相角裕度γq取1.56rad。计算得到的d环阻尼比ζd为4.8118，q环阻尼比为4.8118，d环PI控制器比例系数Kp_d为28.6694，d环PI控制器积分系数Ki_d为8.175，q环PI控制器比例系数Kp_q为21.4517，q环PI控制器积分系数Ki_q为12.6，并将该控制参数用于永磁同步电机控制，完成电动汽车永磁同步电机PI控制器控制参数设计流程。按照上述实施例，便可很好地实现本专利技术。值得说明的是，基于上述结构设计的前提下，为解决同样的技术问题，即使在本专利技术上做出的一些无实质性的改动或润色，所采用本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电动汽车永磁同步电机PI控制器控制参数设计方法，其特征在于，包括如下步骤：(a)得出被控永磁同步电机的电机参数和可度量系统性能指标；(b)根据步骤(a)中的电机参数和可度量系统性能指标，PI控制器依据矢量控制算法模型中d环和q环的开环传递函数以及d环和q环的特征方程计算得到电动汽车永磁同步电机PI控制器的控制参数；(c)将步骤(b)中的PI控制器控制参数用于永磁同步电机控制。

【技术特征摘要】
1.一种电动汽车永磁同步电机PI控制器控制参数设计方法，其特征在于，包括如下步骤：(a)得出被控永磁同步电机的电机参数和可度量系统性能指标；(b)根据步骤(a)中的电机参数和可度量系统性能指标，PI控制器依据矢量控制算法模型中d环和q环的开环传递函数以及d环和q环的特征方程计算得到电动汽车永磁同步电机PI控制器的控制参数；(c)将步骤(b)中的PI控制器控制参数用于永磁同步电机控制。2.根据权利要求1所述的一种电动汽车永磁同步电机PI控制器控制参数设计方法，其特征在于，步骤(a)中被控永磁同步电机的电机参数包括定子电阻Rs、直轴电感Ld和交轴电感Lq。3.根据权利要求1所述的一种电动汽车永磁同步电机PI控制器控制参数设计方法，其特征在于，步骤(a)中被控永磁同步电机的可度量系统性能指标包括d环自然角频率wnd和相角裕度γd以及q环自然角频率wnq和相角裕度γq。4.根据权利要求1所述的一种电动汽车永磁同步电机PI控制器控制参数设计方法，其特征在于，步骤(b)中电动汽车永磁同步电机PI控制器的控制参数包括d环PI控制器比例系数Kp_d、d环PI控制器积分系数Ki_d、q环PI控制器比例系数Kp_q、q环PI控制器积分系数Ki_q。5.根据权利要求1所述的一种电动汽车永磁同步电机PI控制器控制参数设计方法，其特征在于，步骤(b)具体过程如下：矢量控制算法模型中，d环和q环的开环传递函数分别为：

【专利技术属性】
技术研发人员：颉宏宇，郑钢，辛小帅，徐红兵，王跃斌，郭罗乐，
申请(专利权)人：四川爱迪特斯科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51