[发明专利]一种永磁同步电机扭矩输出控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种永磁同步电机扭矩输出控制系统。

背景技术

近年来，永磁同步电机因扭矩响应快、功率密度高等优点，在纯电动车和混合动力汽车上得到了广泛应用，电机的驱动控制成为研究的热点。在新能源汽车上多采用扭矩控制方式进行电机驱动，电机控制器响应整车控制器的扭矩命令，驱动电机，进行车辆的正常控制。因此，对电机控制扭矩的精度提出了较高的要求。但在实际控制中，由于电机电感复杂的饱和特性，很难准确地标定和辨识，这样会造成扭矩控制上的偏差，从而影响整车控制性能。

发明内容

为解决现有永磁同步电机扭矩控制系统因难以对电机电感准确地标定和辨识而造成对电机输出扭矩的控制会产生较大偏差的技术问题，本发明提出一种永磁同步电机扭矩输出控制系统。

本发明的永磁同步电机扭矩输出控制系统，包括依次电连接的调制模块、逆变器和永磁同步电机，其特征在于还包括：

3/2变换模块：用于对电机的三相输出电流进行3/2变换，输出磁通电流反馈值和扭矩电流反馈值；

扭矩计算模块：用于根据磁通电流反馈值和扭矩电流反馈值计算出电机扭矩实际输出值；

需求电流计算模块：用于根据输入的电机扭矩输出需求值计算出该需求值对应的磁通电流需求值和扭矩电流需求值；

扭矩比较器：用于计算电机扭矩输出需求值与电机扭矩输出实际值的差值；

扭矩电流补偿积分调节模块：用于对电机扭矩输出需求值与电机扭矩输出实际值的差值进行积分调节，计算出扭矩电流补偿值；

扭矩电流加法器：用于计算扭矩电流需求值与扭矩电流补偿值的和值，即为扭矩电流参考值；

磁通电流计算模块：用于根据磁通电流需求值、扭矩电流需求值和扭矩电流参考值计算出磁通电流参考值；

扭矩电流比较器：用于计算扭矩电流参考值与扭矩电流反馈值的差值；

磁通电流比较器：用于计算磁通电流参考值与磁通电流反馈值的差值；和

电流PI调节模块：用于根据扭矩电流参考值与扭矩电流反馈值的差值以及磁通电流参考值与磁通电流反馈值的差值分别计算出电机同步旋转坐标下d轴电压和q轴电压，并将两电压值送入调制模块。

进一步的，需求电流计算模块包括：

电极电感计算单元：用于根据电机直轴和交轴电感的饱和特性计算不同电机电流下对应的电机电感；和

电流需求值计算单元：以最大扭矩电流比为控制目标，计算电机扭矩输出需求值对应的磁通电流需求值和扭矩电流需求值。

进一步的，磁通电流计算模块用于按如下公式计算：

is_ref1=sqrt( id_ref1^2+iq_ref1^2)，

id_ref2=sqrt(is_ref1^2-iq_ref2^2)；

其中，

is_ref1为磁通电流需求值和扭矩电流需求值确定的定子电流需求值，

id_ref1为磁通电流需求值，

iq_ref1为扭矩电流需求值，

id_ref2为磁通电流参考值，

iq_ref2为扭矩电流参考值。

进一步的，扭矩计算模块用于按如下公式计算：

T_fdb=1.5*np*iq_fdb*(φ-(Ld-Lq)*id_fdb)

其中，

T_fdb为电机扭矩实际输出值；

id_fdb 为磁通电流反馈值；

iq_fdb为扭矩电流反馈值； 

Ld为id_fdb下的直轴电感；

Lq为iq_fdb下的交轴电感；

np为电机极对数；

φ为电机永磁链。

进一步的，扭矩补偿积分调节模块包括相连接的积分电路和限幅电路。

进一步的，调制模块为SVPWM（Space Vector Pulse Width Modulation，空间矢量脉宽调制）调制模块。

本发明具有以下有益效果：本发明在控制扭矩输出的基础上，以实际输出扭矩为目标，计算出扭矩偏差，用扭矩偏差去修正磁通电流和扭矩电流的匹配关系，使得电机扭矩输出跟踪目标扭矩。本发明在得到电机电感参数进行最大扭矩电流比控制中，使用计算的反馈扭矩和目标需求扭矩的偏差进行积分调节，进行扭矩电流的补偿，从而动态跟踪目标需求扭矩，既避免了工程离线标定扭矩的复杂过程，又解决了电感参数标定不准带来的扭矩精度问题，并且工程上实现方便实用。

附图说明

图1为本发明实施例的永磁同步电机扭矩输出控制系统结构示意框图；