[发明专利]电动汽车轮毂用盘式无铁心永磁同步电机控制器及方法

权利要求书

1.一种电动汽车轮毂用盘式无铁心永磁同步电机控制器，包括有控制电路（1）和与控制电路（1）的信号输出端相连用于驱动盘式无铁心电机（M）的三相逆变电路（2），其特征在于，还设置有DC-DC变换电路（3），所述DC-DC变换电路（3）的控制信号输入端连接控制电路（1）的信号输出端，所述DC-DC变换电路（3）的电流输出端通过电感L连接三相逆变电路（2）的电流输入端，所述的盘式无铁心电机（M）的输出轴通过一个角度传感器（4）连接控制电路（1）的信号输入端，所述三相逆变电路（2）的三相输出分别通过电流传感器（5）连接控制电路（1）的信号输入端。

2.根据权利要求1所述的电动汽车轮毂用盘式无铁心永磁同步电机控制，其特征在于，所述DC-DC变换电路（3）包括有直流电源Us，并联在直流电源Us两端的吸收电容C，第一开关管VS1和连接在第一开关管VS1的集电极和发射极之间的第一反并联续流二极管VSD1，以及第二开关管VS2和连接在第二开关管VS2的集电极和发射极之间的第二反并联续流二极管VSD2，其中，所述的第一开关管VS1的集电极连接直流电源Us的正极，栅极连接控制电路（1）的信号输出端，所述第二开关管VS2的发射极连接直流电源Us的负极，栅极连接控制电路（1）的信号输出端，第二开关管VS2的集电极与第一开关管VS1的发射极作为输出端共同连接电感L的一端。

3.根据权利要求1所述的电动汽车轮毂用盘式无铁心永磁同步电机控制器，其特征在于，所述角度传感器（4）采用旋转变压器或光电编码器或磁电编码器。

4.一种权利要求1或2或3所述的电动汽车轮毂用盘式无铁心永磁同步电机控制器的控制方法，其特征在于，控制部分的控制模式采用定子电流120度导通方式，定子绕组同时只有两相导通，每隔60度换相一次；三相逆变电路采用恒通方式，即每一个状态区间内处于开通的两个开关管不进行PWM调制，三相逆变电路只起换相作用；控制部分采用双闭环控制方式，外环为速度环，内环为转矩环，控制部分根据转矩调节器的输出值算出斩波电路开关管的占空比，从而调节定子电流大小。

5.根据权利要求4所的电动汽车轮毂用盘式无铁心永磁同步电机控制器的控制方法，其特征在于，控制电路根据角度传感器反馈的信号计算出转子的位置角，估算出盘式无铁心电机的电磁转矩，从而实现了电机的转矩闭环控制。

6.根据权利要求4所的电动汽车轮毂用盘式无铁心永磁同步电机控制器的控制方法，其特征在于，控制电路根据角度传感器反馈的转子的位置角，对盘式无铁心电机的换相角度进行调整，从而减小盘式无铁心电机的换相转矩脉动。

7.根据权利要求4所的电动汽车轮毂用盘式无铁心永磁同步电机控制器的控制方法，其特征在于，控制电路中速度调节器的输出和转矩之差作为转矩调节器的输入。

8.根据权利要求4所的电动汽车轮毂用盘式无铁心永磁同步电机控制器的控制方法，其特征在于，所述的控制电路根据转矩调节器的输出值算出斩波电路开关管的占空比；控制电路实时检测盘式无铁心电机的三相电流i_a、i_b、i_c，通过坐标变换将三相电流变换成d、q轴坐标系下电流i_d、i_q，再根据盘式无铁心电机的本身的电感和磁链、极对数，按照盘式无铁心电机的转矩方程算出盘式无铁心电机的实际转矩值，算出来的转矩值即作为转矩调节器的转矩反馈值；盘式无铁心电机的转矩方程为：

Td=pm(ψdsiqs-ψqsids)=pm[ψriqs+(Ld-Lq)idsiqs]]]>

由于盘式无铁心永磁同步电机的交、直电感相等，即L_d=L_q，电磁转矩可表示为：

Td=pmψriqs]]>

式中

T_d—转矩值

p_m—电机极对数

ψ^r—电机转子磁链，可通过有限元软件仿真得出。

—电机交轴电流分量。