[发明专利]轮毂电机系统转矩控制方法及转矩控制方法的检验台架

权利要求书

1.一种轮毂电机系统转矩控制方法，其特征在于：

a、整车模型搭建和道路工况仿真部分：在AMESim中搭建高仿真高精度的四轮轮毂驱动电动汽车整车模型，整个电动汽车仿真模型包括电驱动模块、传动模块、车辆纵向动力学、转向系统、悬架、空气动力学、轮胎模块、路况信息；

b、负载部分：负载大小，由整车模型中的轮胎在所设定的道路上受到的阻力矩经过计算折合到驱动电机力矩输出轴上受到的反力矩计算得到；

其中，电动汽车单个车轮的驱动电机输出轴上的负载力矩                                                计算公式如下：

                             （1）

                    （2）

在上述公式中，r为轮胎半径，F_i为轮胎所受摩擦力矩，C_FK为滑移率刚度，λ为滑移率；

c、测量部分：利用转速传感器和电流传感器测得驱动电机的转速和驱动电机输入端的电流参数，通过转速传感器测得转速参数会受负载转矩影响且数值上回发生相应变化；

d、驱动电机模块及电机控制器：将c步骤获得参数经DSP控制器A/D口传给DSP控制器进行处理，同时通过DSP控制器的232串口线传回主机，供主机进行显示和存储；

转矩控制算法如下：

永磁同步电机的动态电压方程式：

       （3）

永磁同步电机在dq坐标上的磁链方程简化为：

                            （4）

                              （5）

电压方程简化为：

                     （6）

                  （7）

转矩方程为：

      （8）

式中， L_sd、L_sq为d、q轴上等效电感，ψ_d、ψ_q、ψ_r为电机定子磁链在dq坐标上的磁链分量和转子磁链，i_d、i_q为定子电流在dq坐标上的电流分量，u_d、u_q为定子电压在dq坐标上的电压分量，R_s为电枢回路总电阻，w为电机电角速度，p为微分算子，n_p为电枢极对数；

将电机数学模型转化为状态空间形式：

             （9）

对于方程（6）中的励磁电流方程，设置虚拟控制量v，令

                       （10）

则励磁电流方程可转化为：

                         （11）

i_d的给定信号是i_d^*，其中i_d^*=0，控制目标是让d轴电流i_d跟随i_d^*，定义d轴误差变量为e_d=i_d-i_d^*，则

        （12）

由于i_d = e_d+i_d^*，则

                 （13）

选取李雅普诺夫函数

取k_d0为一正实数，则

          （14）

令

取k_d1为一正数，则

                     （15）

从而使误差系统e_d=i_d-i_d^*满足李亚普诺夫渐进稳定条件；

由上，虚拟控制律为

    （16）

从而得到d轴励磁电流控制规律为：

 （17）

针对方程（7）中的转矩电流方程设置虚拟控制，令

                   （18）

将转矩电流方程转化为：

                      （19）

i_q的给定信号是i_q^*，控制目标是让q轴电流i_q跟随i_q^*，定义q轴误差变量为e_q=i_q- i_q^*，则

   （20）

由于i_q =e_q+i_q^*则

            （21）

选取李雅普诺夫函数

取k_q0为正实数，则

      （22）

令

取k_q1为一正数，则有

                         （23）

从而使误差系统e_q=i_q- i_q^*满足李亚普诺夫渐进稳定条件；

由上，虚拟控制律为

       （24）

从而得到q轴转矩电流控制规律：

         （25）。

2.权利要求1所述的轮毂电机系统转矩控制方法的检验台架，其特征在于：包括工作台（1）、主机（2）、测功机控制器模块（3）、两相电源（4）、测功机（5）、连接轴（6）、驱动电机（7）、铁地板（8）、转速传感器（9）、电流传感器（10）、驱动模块（11）、三相电源（12）和DSP控制器（13）；

主机（2）放置在工作台（1）上，通过AD口向DSP控制器发送转矩命令信号，通过232串口线向测功机控制器发送负载命令；测功机控制（3）通过专有信号线与测功机（5）相连，两相电源（4）给测功机（5）供电；驱动电机（7）和测功机（5）固定在铁地板（8）上，两电机轴同心通过联轴节（6）进行联结；驱动模块（11）的输入端和输出端通过高压线分别与三相电源（12）和驱动电机（7）连接，并通过信号线与DSP控制器相连；转速传感器（9）和电流传感器（10）安装在驱动电机机体上，通过信号线与DSP控制器相连；

其电路连接是：

复位模块MAX811-EUS-T芯片的2引脚连接DSP芯片78引脚；电压转换模块TPS767D301芯片的23和17引脚分别连接DSP芯片的4、15、23、29、61、101、109、117引脚和9、71、93、107、121、143、159、170引脚；串口模块MAX3232CSE芯片的14引脚和13引脚分别连接DSP芯片的114引脚和113引脚；PWM输出模块74LV4245APW芯片3~8引脚连接DSP芯片5、6、7、10、11、12引脚；PWM输出模块74LV4245APW芯片21、20、19、18、17、16引脚连接光电隔离模块的IN1~IN6引脚；光电隔离模块的GU、GV、GW、GX、GY、GZ引脚连接驱动模块的GU、GV、GW、GX、GY、GZ引脚；驱动模块的IN_U、IN_V、IN_W引脚与电流检测模块的IN_U、IN_V、IN_W引脚相连；电流检测模块的U、V、W引脚连接到驱动电机的U、V、W电压输入端。