CN104753412B - 一种开关磁阻电机启动控制方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种开关磁阻电机启动控制方法和装置。所述控制方法包括：一种开关磁阻电机启动控制方法，当启动时，开关磁阻电机处于转速控制模式，采集开关磁阻电机输出的当前转矩信号和当前转速信号；采用PID调节器作为速度闭环调节器G1，参数为K11、K12、K13；采用PID调节器作为电流闭环调节器G2，参数为K21、K22、K23；采用一个函数/传递函数作为参数调整模块G，根据当前开关磁阻电机输出转矩T、转速v来调节G1和G2的参数，用矩阵方程式表达，可以写成：[K11K12K13；K21K22K23]T=G([T v]T)。所述控制装置，采集模块SA、速度闭环调节器G1、电流闭环调节器G2和参数调整模块G。本发明在平路起步和坡道起步两种情况下均平稳运行，不发生溜车、抖动和闯车。

Description

一种开关磁阻电机启动控制方法和装置
技术领域
本发明涉及电动汽车控制领域，尤其是一种开关磁阻电机启动控制方法和装置。
背景技术
开关磁阻电机是一种优秀的车用电机系统，自身原理即保证其具备高可靠性、高效率和宽调速区，非常适合作为电动汽车的主驱动电机。
开关磁阻电机一般采用双闭环控制结构，包括电流闭环和速度闭环，电流闭环为内环，速度闭环为外环。开关磁阻电机的电流闭环和速度闭环一般均采用PID调节器，其由比例、积分和微分三个环节构成，使用时需预先设定三个环节的参数。电流闭环通过采集开关磁阻电机绕组电流信号作为反馈信号，和给定电流值比较，经电流闭环PID调节器计算，得到电流斩波限值等参数，控制功率器件开关，从而控制绕组电流大小，进而开关磁阻电机控制输出转矩。速度闭环通过解算位置传感器信号，得到电机当前转速作为反馈信号，和给定转速值比较，经速度闭环PID调节器计算，得到电流给定信号，控制电流闭环，进而控制开关磁阻电机输出转矩和转速。当图1中开关K接通至KV位置时，开关磁阻电机处于转速模式，按给定转速v运转；当图1中开关K接通至KT位置时，开关磁阻电机处于转矩模式，按给定转矩解算得到电流闭环控制信号，控制电流闭环，进而控制开关磁阻电机输出转矩。
电动汽车采用开关磁阻电机作为主驱动电机，会在不同路面上行驶。在坡道上起步时，由于电动汽车本身重力沿坡道方向的分力会造成坡道阻力，从而造成开关磁阻电机的驱动负载不同，即闭环框图中转动惯量J不同，因电流闭环和速度闭环中PID调节器参数已经被设定，所以会造成开关磁阻电机电流闭环和速度闭环特性发生变化。体现在车辆行驶性能上，如根 据平路上情况设定的PID调节器参数，难以满足坡道起步时需要快速输出大转矩的要求，造成电动汽车溜车的情况；而根据坡道上情况设定的PID调节器参数，会使得平路起步上时开关磁阻电机电流闭环和速度闭环超调大和不稳定，从而造成电动汽车抖动和闯车情况。
现有电动汽车采用开关磁阻电机作为主驱动电机，难以兼顾平路起步和坡道起步时行驶阻力不同的情况，车辆容易发生溜车、抖动和闯车。
因此，需要发明一种开关磁阻电机启动控制方法和装置。
发明内容
本发明提供的一种开关磁阻电机启动控制方法和装置，可以兼顾平路起步和坡道起步时行驶阻力不同的情况，在平路起步和坡道起步两种情况下均平稳运行，不发生溜车、抖动和闯车。
本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。
通过一种开关磁阻电机启动控制方法，包括：当启动时，开关磁阻电机处于转速控制模式；采集开关磁阻电机输出的当前转矩信号和当前转速信号；采用PID调节器作为速度闭环调节器G1，参数为K11、K12、K13；采用PID调节器作为电流闭环调节器G2，参数为K21、K22、K23；采用一个函数/传递函数作为参数调整模块G，根据当前开关磁阻电机输出转矩T、转速v来调节G1和G2的参数，用矩阵方程式表达，可以写成：[K11K12K13；K21K22K23]T=G([Tv]T)。
优选地，当给定转矩值≥当前转矩值T1时，将开关磁阻电机切换至转矩模式，按给定转矩值输出转矩。
优选地，所述速度闭环调节器G1输出电流闭环控制信号；
优选地，电流闭环调节器G2输出开关磁阻电机绕组电流控制信号。
本发明的目的还可以通过以下技术方案来实现。通过一种开关磁阻电机启动控制装置，包括：采集模块SA、速度闭环调节器G1、电流闭环调节器G2和参数调整模块G；采集模块SA，采集开关磁阻电机系统的当前转矩信号和当前转速信号；速度闭环调节器G1为PID调节器，参数为K11、K12、K13；电流闭环调节器G2为PID调节器，参数为K21、K22、K23；参数调整模块G是一个函数/传递函数，根据当前开关磁阻电机输出转矩T、 转速v来调节G1和G2的参数，采用矩阵方程式表达，可以写成：[K11K12K13；K21K22K23]T=G([T v]T)。
优选地，所述开关磁阻电机启动控制装置还包括转矩控制器TC，在给定转矩值≥当前转矩值T1时，开关磁阻电机切换至转矩模式，按给定转矩值输出转矩。
优选地，所述速度闭环调节器G1输出电流闭环控制信号；电流闭环调节器G2输出开关磁阻电机绕组电流控制信号。
优选地，所述参数调整模块G为软件编程模块或硬件电路模块。
借由上述技术方案，本发明提出的一种开关磁阻电机启动控制方法和装置至少具有下列优点：
1、本发明可以兼顾平路起步和坡道起步时行驶阻力不同的情况，在平路起步和坡道起步两种情况下均平稳运行，不发生溜车、抖动和闯车。
2、本发明完全由开关磁阻电机本身实现，不增加额外辅助装置，不增加额外成本。
3、本发明提供的方法适用于高成本、高配置电动汽车，也适用于低成本、低配置电动汽车。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
图1是本发明开关磁阻电机启动控制方法的控制系统框图；
图2是本发明一种开关磁阻电机启动控制装置的结构示意图。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的一种开关磁阻电机启动控制方法和装置的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。在下述说明中，不同的“一实施例”或“实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构、或特点可由任何 合适形式组合。
开关磁阻电机启动控制方法实施例
如图1和图2所示的一种开关磁阻电机启动控制方法，包括：当启动时，开关磁阻电机处于转速控制模式；采集开关磁阻电机输出的当前转矩信号和当前转速信号；采用PID调节器作为速度闭环调节器G1，参数为K11、K12、K13；采用PID调节器作为电流闭环调节器G2，参数为K21、K22、K23；采用一个函数/传递函数作为参数调整模块G，根据当前开关磁阻电机输出转矩T、转速v来调节G1和G2的参数，用矩阵方程式表达，可以写成：[K11K12K13；K21K22K23]T=G([T v]T)。
根据当前的转矩信号和当前的转速信号，通过参数调整模块G，能够实现对所述速度闭环调节器G1和电流闭环调节器G2的参数进行实时调节。从而使得开关磁阻电机双闭环结构系统性能即满足平路起步情况，系统稳定，不超调；也满足坡道起步需求快速输出大转矩的情况。如此，在电动汽车平路起步和坡道起步行驶阻力不同情况下，开关磁阻电机均能快速响应，按给定要求平稳输出转速和转矩。
本发明提供的一种开关磁阻电机启动控制方法，可以兼顾平路起步和坡道起步时行驶阻力不同的情况，实时地实现对所述开关磁阻电机的转矩和转速进行调节，从而能够实现在平路起步和坡道起步两种情况下均平稳运行，不发生溜车、抖动和闯车。
优选地，当给定转矩值≥当前转矩值T1时，将开关磁阻电机切换至转矩模式，按给定转矩值输出转矩，驱动电动汽车运行。
优选地，所述速度闭环调节器G1输出电流闭环控制信号；电流闭环调节器G2输出开关磁阻电机绕组电流控制信号。
开关磁阻电机启动控制方法实施例
一种开关磁阻电机启动控制装置，包括：采集模块SA、速度闭环调节器G1、电流闭环调节器G2和参数调整模块G；采集模块SA，采集开关磁阻电机系统的当前转矩信号和当前转速信号；速度闭环调节器G1为PID调节器，参数为K11、K12、K13；电流闭环调节器G2为PID调节器，参数为K21、K22、K23；参数调整模块G是一个函数/传递函数，根据当前开关磁阻电机输出转矩T、转速v来调节G1和G2的参数，采用矩阵方程式 表达，可以写成：[K11K12K13；K21K22K23]T=G([T v]T)。
本发明所公开的开关磁阻电机启动控制装置，完全由开关磁阻电机本身实现，不增加额外辅助装置，不增加额外成本。本发明提供的方法适用于高成本、高配置电动汽车，也适用于低成本、低配置电动汽车。
优选地，转矩控制器TC，给定转矩值≥当前转矩值T1时，将开关磁阻电机切换至转矩模式，按给定转矩值输出转矩；
优选地，所述速度闭环调节器G1输出电流闭环控制信号；电流闭环调节器G2输出开关磁阻电机绕组电流控制信号；
优选地，所述参数调整模块G为软件编程模块或硬件电路模块。
具体实施时，如在30/60kW开关磁阻电机系统在纯电动轿车中的应用实例中，参数调整器G根据当前开关磁阻电机输出转矩T、转速v的微分项和来调整参数K11和K21，其余参数K12、K13、K22和K23均为常数，其中，
采用本发明后，采用开关磁阻电机作为主驱动电机的电动汽车可以兼顾平路起步和坡道起步时行驶阻力不同的情况，在平路起步和坡道起步两种情况下均平稳运行，不发生溜车、抖动和闯车；而且上述装置由开关磁阻电机本身实现，不增加额外辅助装置，不增加额外成本。
本发明提供的装置和方法有利于开关磁阻电机在各种电动汽车应用领域推广。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (7)

1.一种开关磁阻电机启动控制方法，其特征在于，包括：
采用开关磁阻电机作为电动汽车主驱动电机；
当启动时，开关磁阻电机处于转速控制模式，
采集开关磁阻电机输出的当前转矩信号和当前转速信号；
采用PID调节器作为速度闭环调节器G1，参数为K11、K12、K13；
采用PID调节器作为电流闭环调节器G2，参数为K21、K22、K23；
采用一个函数作为参数调整模块G，根据当前开关磁阻电机输出转矩T、转速v来调节G1和G2的参数，用矩阵方程式表达，可以写成：
[K11K12K13；K21K22K23]T＝G([T v]T)；
所述速度闭环调节器G1输出电流闭环控制信号；电流闭环调节器G2输出开关磁阻电机绕组电流控制信号。
2.根据权利要求1所述的开关磁阻电机启动控制方法，其特征在于，
当给定转矩值≥当前转矩值T1时，开关磁阻电机切换至转矩模式，按给定转矩值输出转矩。
3.根据权利要求1或2所述的开关磁阻电机启动控制方法，其特征在于，
所述函数为传递函数。
4.一种开关磁阻电机启动控制装置，其特征在于，
开关磁阻电机作为电动汽车主驱动电机；
包括：采集模块SA、速度闭环调节器G1、电流闭环调节器G2和参数调整模块G；
采集模块SA，采集开关磁阻电机系统的当前转矩信号和当前转速信号；
速度闭环调节器G1为PID调节器，参数为K11、K12、K13；
电流闭环调节器G2为PID调节器，参数为K21、K22、K23；
参数调整模块G是一个函数，根据当前开关磁阻电机输出转矩T、转速v来调节G1和G2的参数，采用矩阵方程式表达，可以写成：
[K11K12K13；K21K22K23]T＝G([T v]T)；
所述速度闭环调节器G1输出电流闭环控制信号；电流闭环调节器G2输出开关磁阻电机绕组电流控制信号。
5.根据权利要求4所述的开关磁阻电机启动控制装置，其特征在于，
还包括转矩控制器TC，在给定转矩值≥当前转矩值T1时，开关磁阻电机切换至转矩模式，按给定转矩值输出转矩。
6.根据权利要求4所述的开关磁阻电机启动控制装置，其特征在于，
所述函数为传递函数。
7.根据权利要求4至6中任一项所述一种开关磁阻电机启动控制装置，其特征在于，
所述参数调整模块G为软件编程模块或硬件电路模块。
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