一种基于离散自抗扰电流控制器的轮毂电机控制系统技术方案

本发明专利技术涉及轮毂电机控制技术领域，尤其涉及一种基于离散自抗扰电流控制器的轮毂电机控制系统，包括离散自抗扰电流控制器模块和轮廓电机系统，离散自抗扰电流控制器模块与轮廓电机系统电性连接，离散自抗扰电流控制器模块对电流扰动分量进行估计和抑制，对交、直流双重抗扰动，并输出dq轴电压作为轮廓电机的输入，实现对轮毂电机的驱动。本发明专利技术解决轮毂电机控制器在运行过程中受到的各种扰动，如直流扰动、交叉耦合项、参数变化以及未知直流扰动和交流扰动、逆变器非线性以及磁链谐波，采用本发明专利技术控制器能够有效改善各种电流扰动，实现对电流波动以及电机扰动的高效抑制。对电流波动以及电机扰动的高效抑制。对电流波动以及电机扰动的高效抑制。

【技术实现步骤摘要】
一种基于离散自抗扰电流控制器的轮毂电机控制系统


[0001]本专利技术涉及轮毂电机控制
，尤其涉及一种基于离散自抗扰电流控制器的轮毂电机控制系统。

技术介绍

[0002]针对目前能源短缺和环境污染等问题，电动汽车由于具备无污染、能源利用率高以及驱动形式多元化等显著性优点，备受国内外学者广泛研究。其中，轮毂电机具有的高传输效率、高性能等特点在众多驱动形式里尤为突出，这使得对轮毂电机的研发更加深入与彻底。
[0003]对比传统的驱动形式，轮毂电机不仅省略了更多的机械结构，提高了车内空间的利用率，而且减轻了车辆的重量；作为四轮驱动的电动汽车，不仅可以实现对所有驱动轮的独立控制，还可以提高整车的能量利用率。
[0004]由于轮毂电机的工作空间十分恶劣，不仅受到高温、震动等影响，另外在运行过程中电机控制器也会受到各种电磁扰动。因此，无论是轮毂电机的制造质量，还是电机控制器的性能都需要达到更高的标准。
[0005]国内相同
公开的专利申请有：名称是“一种纯电动汽车用轮毂电机抗干扰智能控制器”，申请号：201910025397.2，该专利仅针对外部负载的扰动在观测器中进行了补偿，并未涉及到电机电流的电磁干扰，而且算法的复杂度导致电机控制系统的实时抗扰动能力降低，并不能有效的保证电机控制器的性能稳定。

技术实现思路

[0006]针对现有算法的不足，本专利技术为了解决轮毂电机控制器在运行过程中受到的各种扰动，如直流扰动(交叉耦合项、参数变化以及未知直流扰动)和交流扰动(逆变器非线性以及磁链谐波)，采用本专利技术控制器能够有效改善各种电流扰动，实现对电流波动以及电机扰动的高效抑制。
[0007]本专利技术所采用的技术方案是：一种基于离散自抗扰电流控制器的轮毂电机控制系统包括：离散自抗扰电流控制器模块和轮廓电机系统，离散自抗扰电流控制器模块与轮廓电机系统电性连接，离散自抗扰电流控制器模块对电流扰动分量进行估计和抑制，对交、直流双重抗扰动，并输出dq轴电压作为轮廓电机的输入，实现对轮毂电机的驱动。
[0008]进一步的，轮廓电机系统的输出电机转速ω
m
、dq轴电流i
d
、i
q
，将给定参考转速ω
m,ref
与实际电机转速ω
m
作差后，经由PI模块调节，获得离散自抗扰电流控制器模块的输入电磁转矩T
e
。
[0009]进一步的，电磁转矩T
e
的公式为：
[0010]T
e
＝p1*(ω
m,ref
‑
ω
m
)+∫p2*(ω
m,ref
‑
ω
m
)dt
[0011]式中，p1，p2分别是比例增益系数和积分增益系数，ω
m
为实际电机转速，ω
m,ref
为参考转速。
[0012]进一步的，离散自抗扰电流控制器模块包括：最大转矩电流比控制模块、交流扰动补偿模块和直流扰动补偿模块，最大转矩电流比控制模块的输出端与交流扰动补偿模块的输入端连接，交流扰动补偿模块与直流扰动补偿模块电性连接。
[0013]进一步的，交流扰动补偿模块通过构建离散化控制率，并将直流扰动补偿模块输出的k+1时刻电流估计值k时刻扰动估计值用作输入，实现直流扰动分量与交流扰动分量的联合补偿，交流扰动补偿模块的表达式为：
[0014][0015]G
m
(z)＝k
p
+G
n
(z)
[0016][0017]B0＝[[1/L
d 0][0 1/L
q
]]T
[0018]式中，L
d
，L
q
分别是电机dq轴电感，B0是电感矩阵；G
n
(z)是离散控制率，n
p
是轮毂电机极对数，ω
m
是实际电机转速，ω
d
是电角速度，k
n
、k
t
是控制率参数；i
ref
(k)是k时刻电流参考值；G
m
(z)是混合控制率，k
p
是增益系数。
[0019]进一步的，直流扰动补偿模块基于离散扩张状态观测器对k
‑
1时刻的dq轴电压u
d
(k
‑
1)、u
q
(k
‑
1)、k时刻dq轴电流i
d
(k)、i
q
(k)进行运算，得到k+1时刻电流估计值k时刻扰动估计值对电机控制中的直流扰动分量进行了补偿，直流扰动补偿模块的表达式为：
[0020][0021]式中，T
s
是控制器的采样时间，h1，h2是增益系数，为k时刻电流估计值、为k
‑
1时刻扰动估计值。
[0022]进一步的，最大转矩电流比控制模块的表达式为：
[0023][0024]式中，ψ
f
是轮毂电机永磁体磁链。
[0025]进一步的，轮廓电机系统包括：电压坐标变换模块、脉宽调制模块、逆变器变换模块、轮毂电机和电流坐标变换模块，电压坐标变换模块的依次与脉宽调制模块和逆变器变换模块电性连接，逆变器变换模块分别与轮毂电机和电流坐标变换模块电性连接。
[0026]进一步的，电压坐标变换模块的表达式为：
[0027][0028]其中，θ
e
为电机转子角度，u
d
、u
q
为dq轴电压。
[0029]进一步的，电流坐标变换模块的表达式为：
[0030][0031]其中，i
a
、i
b
、i
c
为abc轴电流，θ
e
为电机转子角度。
[0032]本专利技术的有益效果：
[0033]1、在实际运行工况下，轮毂电机系统的控制性能会由于受到恶劣工作环境和各种电磁干扰而降低，为了保证电机控制器的性能稳定，提出的离散自抗扰电流控制器具有较强的干扰抑制能力，从而提高轮毂电机驱动系统电流的稳定性；
[0034]2、本专利技术提出的离散自抗扰电流控制器通过最大转矩电流比控制计算dq轴参考电流，并使用并行扰动补偿器来抑制电流扰动，实现了直流与交流扰动的同时抑制；
[0035]3、本专利技术中的轮毂电机系统中的模块信号在实际工程中均易于测量，电流控制器中最大转矩电流比控制模块、交流扰动补偿模块以及直流扰动补偿模块的信号可以通过软件计算获得，降低了硬件成本同时也增加了控制器的集成度。
附图说明
[0036]图1是本专利技术的轮毂电机基于离散自抗扰电流控制器与轮廓电机系统连接图；
[0037]图2是本专利技术的轮廓电机系统结构图；
[0038]图3是本专利技术的交流扰动补偿模块的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于离散自抗扰电流控制器的轮毂电机控制系统，其特征在于，包括：离散自抗扰电流控制器模块和轮廓电机系统，离散自抗扰电流控制器模块与轮廓电机系统电性连接，离散自抗扰电流控制器模块对电流扰动分量进行估计和抑制，对交、直流双重抗扰动；并输出dq轴电压作为轮廓电机系统的输入，实现对轮廓电机系统的轮毂电机进行驱动。2.根据权利要求1所述的基于离散自抗扰电流控制器的轮毂电机控制系统，其特征在于：轮廓电机系统输出电机转速ω
m
、dq轴电流i
d
、i
q
，将给定参考转速ω
m,ref
与实际电机转速ω
m
作差，并经由PI模块调节，获得离散自抗扰电流控制器模块的输入电磁转矩T
e
。3.根据权利要求1所述的基于离散自抗扰电流控制器的轮毂电机控制系统，其特征在于，电磁转矩T
e
的公式为：T
e
＝p1*(ω
m,ref
‑
ω
m
)+∫p2*(ω
m,ref
‑
ω
m
)dt式中，p1，p2分别是比例增益系数和积分增益系数，ω
m
为实际电机转速，ω
m,ref
为参考转速。4.根据权利要求1所述的基于离散自抗扰电流控制器的轮毂电机控制系统，其特征在于，离散自抗扰电流控制器模块包括：最大转矩电流比控制模块、交流扰动补偿模块和直流扰动补偿模块，最大转矩电流比控制模块的输出端与交流扰动补偿模块的输入端连接，交流扰动补偿模块与直流扰动补偿模块电性连接。5.根据权利要求4所述的基于离散自抗扰电流控制器的轮毂电机控制系统，其特征在于：交流扰动补偿模块通过构建离散化控制率，并将直流扰动补偿模块输出的k+1时刻电流估计值k时刻扰动估计值用作输入，实现直流扰动分量与交流扰动分量的联合补偿，交流扰动补偿模块的表达式为：G
m
(z)＝k
p
+G
n
(z)B0＝[[1/L
d 0] [0 1/L
q
]]
T
式中，L
d
，L
q
分别是电机dq轴电感，B0是电感矩阵，G
n
(z)是离散控制率，n
p
是轮毂电机极对数，ω
m
...

【专利技术属性】
技术研发人员：李文玉，孙晓东，
申请(专利权)人：常州市武进亚太机电配件有限公司，
类型：发明
国别省市：