[发明专利]一种电动汽车永磁同步电机PI控制器控制参数设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及电动汽车永磁同步电机控制技术领域，具体地说，是涉及一种电动汽车永磁同步电机PI控制器控制参数设计方法。

背景技术

永磁同步电机是一个多变量、高阶、非线性、强藕合的被控对象，控制参数难以整定。通常情况下控制参数的设计采用试凑的方法，即技术人员依靠经验得出一组原始数值，然后反复试验调整，直至满足应用。此设计方法存在几点不足，首先，依靠经验的设计方法效率较低；其次，控制参数不可度量，即无法从控制参数本身确定系统在该控制参数下最终运行性能的优劣，选取不当则有可能导致系统的被控制量震荡，影响电机的安全稳定运行，甚至造成安全事故。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电动汽车永磁同步电机PI控制器控制参数设计方法，以解决现有永磁同步电机控制参数难以整定，易影响电机的安全稳定运行，甚至造成安全事故的问题。

为了解决上述问题，本发明提供如下技术方案：

一种电动汽车永磁同步电机PI控制器控制参数设计方法包括如下步骤：

(b)得出被控永磁同步电机的电机参数和可度量系统性能指标；

(b)根据步骤(a)中的电机参数和可度量系统性能指标，PI控制器依据矢量控制算法模型中d环和q环的开环传递函数以及d环和q环的特征方程计算得到电动汽车永磁同步电机PI控制器的控制参数；

(c)将步骤(b)中的PI控制器控制参数用于永磁同步电机控制。

具体地，步骤(a)中被控永磁同步电机的电机参数包括定子电阻R_s、直轴电感L_d和交轴电感L_q。

具体地，步骤(a)中被控永磁同步电机的可度量系统性能指标包括d环自然角频率w_nd和相角裕度γ_d以及q环自然角频率w_nq和相角裕度γ_q。

具体地，步骤(b)中电动汽车永磁同步电机PI控制器的控制参数包括d环PI控制器比例系数K_{p_d}、d环PI控制器积分系数K_{i_d}、q环PI控制器比例系数K_{p_q}、q环PI控制器积分系数K_{i_q}。

具体地，步骤(b)具体过程如下：

矢量控制算法模型中，d环和q环的开环传递函数分别为：

矢量控制算法模型中，d环和q环的特征方程分别为：

1+G_{o_d}(s)＝L_ds²+R_ss+K_{p_d}s+K_{i_d}＝0 (3)

1+G_{o_q}(s)＝L_qs²+R_ss+K_{p_q}s+K_{i_q}＝0 (4)

根据式子(3)和(4)，根据参数比较法可得：

式子(5)和(6)中，ζ_d为d环阻尼比，ζ_q为q环阻尼比；

ζ_d的计算公式为：

ζ_q的计算公式为：

由式子(1)至(8)得到的电动汽车永磁同步电机PI控制器控制参数的具体计算公式为：

d环PI控制器比例系数K_{p_d}计算公式：

K_{p_d}＝2*w_nd*L_d*ζ_d-R_s (9)

d环PI控制器积分系数K_{i_d}计算公式：

q环PI控制器比例系数K_{p_q}计算公式：

K_{p_q}＝2*w_nq*L_q*ζ_q-R_s (11)

q环PI控制器积分系数K_{i_q}计算公式：