[发明专利]基于MAP图的电动汽车用驱动电机前馈矢量控制方法

说明书

技术领域

本发明属于现代交通技术领域，涉及到一种电机控制方法，特别涉及到一种基于MAP图的电动汽车用驱动电机前馈矢量控制方法。

背景技术

矢量控制方法是目前电动汽车用驱动电机普遍采用的一种控制方法，其技术要点是测量交流侧三相电流，进行坐标变换得到转矩电流分量和磁场电流分量，根据实际电流分量和需求电流分量的偏差进行PID控制，调节电压输出矢量，达到控制电机转矩的目的。由于汽车运行工况复杂、动力控制目标随机变化且不可预见的特点，要求车用驱动电机工作时具有调速范围宽、转矩响应速度快、低速输出大扭矩等特性，采用传统的矢量控制方法进行电动汽车用驱动电机控制具有如下缺陷：PID控制中的积分环节很难满足快速响应的要求，导致过流现象，反复的过流将缩短电机控制器中IGBT的寿命，降低了控制器的安全性和可靠性；小电流工作时电流传感器测量误差相对较大，影响电机控制性能；反馈闭环控制响应速度慢、控制环节多、结构复杂、成本高。为了解决上述问题，需要开发适合汽车工况特点的车用驱动电机控制方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：针对传统的矢量控制方法中反馈闭环PID控制很难满足快速响应要求，导致过流现象，缩短电机控制器中IGBT寿命的缺点，提出一种基于MAP图的电动汽车用驱动电机前馈矢量控制方法，查询存储在电机控制程序中的电机控制三维MAP图以获得最优的需求电压矢量大小和相位角，实施前馈矢量控制，响应速度快、避免了过流现象，且消除了对电流测量的依赖，提高了控制性能、降低了成本。

本发明的技术方案是：本发明的系统组成包括电机转速和角位置传感器、电机控制三维MAP图查询模块、空间电压矢量脉宽调制模块、逆变器模块、蓄电池组和电机。本发明包括电机控制三维MAP图标定过程和基于MAP图的电机前馈矢量控制过程两部分。

A、电机控制三维MAP图标定过程为：

第一步，在电机标定试验台架上，选择电机n-T图上的一系列工作点，电机转速从n_min至n_max每间隔Δn、电机转矩从T_min至T_max每间隔ΔT，作为电机控制三维MAP图的标定点。

第二步，在每个电机控制三维MAP图的标定点处，调整电压矢量大小U和相位角θ以满足该标定点的电机转速n和转矩T条件，选取使三相电流I最小的一组U和θ作为电机控制三维MAP图中该标定点的最优值。

第三步，完成所有的电机控制三维MAP图标定点的最优值标定，形成最优的电机控制三维MAP图，以表的形式存储到电机控制程序中。

B、基于MAP图的电机前馈矢量控制过程为：

第一步，电机控制三维MAP图查询模块根据目标转矩T^*和电机转速n^*查询电机控制三维MAP图，确定目标转矩T^*和电机转速n^*在MAP图中的三角形工作区域，并获得三角形工作区域各顶点处的电机转矩T_i和电机转速n_i及电压矢量大小最优值U_i和相位角最优值θ_i，其中i＝1，2，3。

第二步，根据目标转矩T^*和电机转速n^*及所获得的三角形顶点处的电机转矩T_i和电机转速n_i及电压矢量大小最优值U_i和相位角最优值θ_i进行曲面差值计算，求得电机在转矩T^*和转速n^*工作点处应施加的最优电压矢量大小U^*和相位角θ^*。

第三步，空间电压矢量脉宽调制模块根据最优相位角θ^*和电机转子机械位置角获得电压矢量在α-β静止坐标系下的矢量角然后根据最优电压矢量大小U^*和矢量角求得六路PWM控制信号，控制逆变器模块产生三相交流电压，控制电机运行。

本发明的效果和益处是：采用前馈矢量控制方法，响应速度快、避免了过流现象，提高了控制器的安全性、可靠性和耐久性；无电流测量环节，消除了小电流工作时电流传感器测量误差相对较大带来的影响，提高了控制性能；基于MAP图进行前馈开环控制，结构简单，无电流传感器，降低了成本。

附图说明

图1是本发明的系统组成示意图。