CN110176886A - 一种基于转矩给定的轮毂电机矢量控制方法 - Google Patents

一种基于转矩给定的轮毂电机矢量控制方法 Download PDF

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CN110176886A CN201910477409.5A CN201910477409A CN110176886A CN 110176886 A CN110176886 A CN 110176886A CN 201910477409 A CN201910477409 A CN 201910477409A CN 110176886 A CN110176886 A CN 110176886A
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蔡立春
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Abstract

本发明公开了一种基于转矩给定的轮毂电机矢量控制方法，属于轮毂电机矢量控制领域，包括以下步骤：S1：在不同坐标系下建立数学模型，S2：构建最大转矩电流比结合弱磁策略的矢量控制系统，控制信号为电机转矩，在d‑q坐标系下，通过坐标变换，将定子电流分解为励磁分量id和转矩分量iq，使PMSM能够实现解耦控制，S3：设计转矩闭环控制策略，S4：运用空间矢量脉宽调制技术，S5：进行仿真分析。本发明的控制方法更加的科学合理，开展了矢量控制方案设计，设计了恒转矩前馈结合电压反馈的电流补偿弱磁控制策略，设计的控制方案保证了由MTPA运行模式平滑过渡到弱磁模式，电机转矩动态性能良好，保证了电机在较宽速度范围内能够实现平稳运行。

Description

一种基于转矩给定的轮毂电机矢量控制方法
技术领域
本发明涉及轮毂电机矢量控制领域，具体为一种基于转矩给定的轮毂电机矢量控制方法。
背景技术
随着军事技术的变革，集电驱动、电武器、电防护、综合电子信息于一体的全电化装甲车辆是各国陆战装备的重要研究对象，作为全电化装甲车辆的核心，电驱动系统替代了传统机械式车辆中复杂的传动结构，将动力通过驱动电机和减速器直接传递给车轮或履带，具有动态响应快、控制精度好、效率高、维护简便等诸多优点，不同于一般的电机控制系统，装甲车辆电机驱动系统，需满足车辆快速起动及爬坡需求，即在零速和低速时获得较大转矩，一般达到额定转矩的3倍以上，同时电机功率受限于额定功率及前功率链所能提供的最大功率；为快速满足车辆加减速、转向、制动等各种工况的需求，需要电机具有良好的转矩动态性能；为了满足车辆高速行驶的需求，需要电机具有比较宽的调速范围，基于上述分析，本文选择转矩给定的控制模式，油门信号相当于转矩给定值，以提高转矩动态性能，在基速以内采用 MTPA控制策略，以在单位电流下获得最大的转矩输出，提高电流的利用率，当定子所需电压达到逆变器容量限制时，切换到弱磁控制，以实现电机扩速运行。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于转矩给定的轮毂电机矢量控制方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于转矩给定的轮毂电机矢量控制方法，包括以下步骤：
S1：在不同坐标系下建立数学模型，分析PMSM在不同坐标系下的数学模型，并结合电传动装甲车辆轮毂电机的控制需求，以转矩值为控制量，结合 SVPWM技术，搭建基于MTPA和弱磁控制的轮毂电机矢量控制系统，以实现电机的高性能控制；包括以下步骤：
A：a-b-c坐标系下的PMSM数学建模；
B：α-β和d-q坐标系下的PMSM数学建模；
S2：构建最大转矩电流比结合弱磁策略的矢量控制系统，控制信号为电机转矩，在d-q坐标系下，通过坐标变换，将定子电流分解为励磁分量id和转矩分量iq，使PMSM能够实现解耦控制；
S3：设计转矩闭环控制策略；
S4：运用空间矢量脉宽调制技术，通过MTPA和弱磁控制策略获得d、q 轴给定电流后，再经电流PI调节可以得到电机控制所需要的电压值，而后控制逆变器6个IGBT管的开关状态，给电机提供所需的三相电压，最终使电机定子电流能够跟随指令电流是电机控制的关键；
S5：进行仿真分析，在MATLAB/Simulink中搭建系统仿真模型，对轮毂电机控制策略进行验证。
优选的，在S1中，比较三种坐标系下的电机模型可以发现，坐标变换可以消除静止坐标系下电感等参数之间的耦合关系，对于电机控制而言，基于旋转坐标系的电机建模和控制算法能够实现电机的高性能控制，而且为了方便控制，永磁同步电机参数中一般都会给出转子d、q轴电感量，矢量控制便是基于d-q旋转坐标系实现的。
优选的，在S2中，采用不同的控制策略可以满足不同的电机控制需求，常见的控制策略包括id＝0控制、控制、MTPA控制和弱磁控制，采用MTPA 结合弱磁控制的矢量控制策略，能够对复杂的电机控制系统完成解耦，实现对电机转速或者转矩的精准控制，最终使电机按照“规划好的路线”运行。
优选的，在S2中，针对电传动车辆的电机矢量控制系统，一般分为转速给定和转矩给定两种模式，后者无需速度闭环，转速变化随动于输出转矩，控制系统能够获得良好的转矩动态性能，因此这种控制模式更适合于装甲车辆驱动系统，不同于一般的调速用电机，装甲车辆轮毂需要具有大启动扭矩、宽调速范围以及良好的动态性能，要对其进行高性能控制，必须保证控制策略的有效性。
优选的，在S3中，随着电机转速不断升高，电压给定值最终会达到ulim，此时由于电机反电动势的存在，逆变器将无法向电机输入电流，若想继续升高转速，需要削弱励磁磁势，又因为PMSM的转子为永磁体，其磁场无法直接改变，因此只能通过改变定子电流产生去磁分量来实现弱磁控制，一般情况下，通过使d轴电流负向增加来维持电压平衡，达到扩速的目的。
优选的，在S4中，常用的获取6个开关管驱动信号的方法主要包括正弦波脉宽调制和SVPWM两种，SVPWM将电机与逆变器看作整体，可以控制磁链矢量轨迹接近圆形，其逆变器管子8个不同的开关状态产生8个基本电压矢量，在一个开关周期内，通过相邻两个基本电压矢量的有效组合，转化为管子的开关状态，以此来获得目标电压，SVPWM转矩脉动小，直流母线电压的利用率也比SPWM高15％左右，而且容易在数字电路中实现，因此采用SVPWM调制法。
优选的，在S5中，采用基于MTPA和弱磁的矢量控制策略，在 MATLAB/Simulink中搭建系统仿真模型，对轮毂电机控制策略进行验证。
优选的，采用MTPA控制策略结合电压反馈型弱磁控制策略进行仿真分析。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的控制方法更加的科学合理，基于矢量控制理论和SVPWM技术，结合轮毂电机的控制需求，开展了矢量控制方案设计，主要工作为：为得到良好的转矩、转速动态性能，采用了基于转矩给定的控制模式，在基速以下，为提高电流限制下的最大转矩输出能力，采用了MTPA控制策略，转速大于基速时，为实现高速运行，设计了恒转矩前馈结合电压反馈的电流补偿弱磁控制策略，仿真结果表明，所设计的控制方案保证了由MTPA运行模式平滑过渡到弱磁模式，电机转矩跟随性良好，保证了电机在较宽速度范围内能够实现平稳运行。
附图说明
图1为本发明的整体流程图；
图2为本发明的三种坐标系的位置关系图；
图3为本发明的MTPA控制模式下的电流轨迹图；
图4为本发明的电机弱磁控制策略原理框图；
图5为本发明的基本电压矢量分布图；
图6为本发明的第Ⅰ扇区内电压矢量合成的开关顺序对照图；
图7为本发明的轮毂电机的电流运行轨迹图；
图8为本发明的基于转矩给定的轮毂电机矢量控制结构框图；
图9为本发明的轮毂电机矢量控制系统仿真模型图；
图10为本发明的MTPA控制模式下的仿真波形图；
图11为本发明的弱磁控制模式下仿真波形图。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供一种技术方案：一种基于转矩给定的轮毂电机矢量控制方法，包括以下步骤：
S1：在不同坐标系下建立数学模型，分析PMSM在不同坐标系下的数学模型，并结合电传动装甲车辆轮毂电机的控制需求，以转矩值为控制量，结合SVPWM技术，搭建基于MTPA和弱磁控制的轮毂电机矢量控制系统，以实现电机的高性能控制；包括以下步骤：
A：a-b-c坐标系下的PMSM数学建模；
为便于理论分析，将电机模型简化，作以下假设：1)忽略电机铁心饱和； 2)忽略磁滞及涡流损耗；3)忽略永磁体和转子的阻尼作用；4)绕组中感应电动势是对称分布的正弦波；
在三相静止坐标系中，IPMSM的电压方程为
式中：ua、ub、uc分别为电机定子a、b、c相的相电压；ia、ib、ic分别为a、 b、c相的相电流；ψa、ψb、ψc分别为a、b、c相的磁链；Rs为电机定子的电枢绕组；为微分算子；
磁链方程为
式中：Laa、Lbb、Lcc分别为定子a、b、c相绕组的自感；Lab、Lac、Lba、Lbc、 Lca、Lcb分别为三相绕组之间的互感；ψf为永磁转子的磁链；θe为转子位置角，即旋转坐标系d轴与a轴之间的空间电角度；
电磁转矩方程为
Te＝pnψf[iasinθe+ibsin(θe-120°)+icsin(θe+120°)] (1-3)
式中：Te为电机的电磁转矩；pn为极对数；
由电机在三相坐标系下的基本方程可以看出，电机的转矩和磁链都与转子位置角密切相关，而且定子绕组之间存在耦合，除此之外，由于IPMSM磁路的不对称性，导致定子绕组电感值随转子位置的变化发生相应改变，因此电机在三相坐标系下复杂程度较高，难以实现直接控制；矢量控制的作用正是对复杂的耦合系统进行解耦，最终使PMSM获得和直流电机相似的控制效果；矢量控制依靠坐标变换理论来实现，图2为坐标变换理论中三种坐标系的位置关系图；
如图2所示：a-b-c坐标系为三相静止坐标系；α-β坐标系为两相静止坐标系，其α轴与a轴重合，β轴超前α轴90度电角度；d-q坐标系为两相旋转坐标系，其d轴正方向为转子磁极的轴线方向，与a轴的夹角为转子位置角θe， q轴超前d轴90度电角度，且d-q坐标系的旋转速度为转子的电角速度；对 PMSM而言，三相电流所产生磁场的合成磁动势实际是一个幅值不断变化的旋转磁动势，旋转速度为电机的电角速度，坐标变换正是使变换前后的合成磁动势保持不变来实现等效，由于d-q旋转坐标系中的分量为直流量，其只需要合成磁动势的幅值即可，由此实现了和直流电动机相似的控制效果；坐标变化涉及3种坐标系和两个坐标变换过程，其中，由a-b-c坐标系到α-β坐标系的变换叫做克拉克变换，由α-β坐标系到d-q坐标系的变换叫做派克变换，按照变换前后幅值不变的原理，以定子电压为例，克拉克变换的公式为
式中：uα、uβ分别为α-β坐标系中α轴和β轴的电压；u0为便于矩阵计算而加入的零序电压分量，在三相对称系统中该值为零；
同样以定子电压为例，派克变换的公式为
结合式(1-4)和式(1-5)，推导出由a-b-c变换到d-q坐标系的公式为
上述公式同样适用于磁链和电流的变换，而且它们都存在各自的逆变换，此处不再进行赘述
B：α-β和d-q坐标系下的PMSM数学建模；
在α-β坐标系下，IPMSM的电压方程为
磁链方程为
式中：Lαα、Lββ分别为α-β坐标系下α轴和β轴自感值；Lαβ、Lβα分别为α轴和β轴之间的互感值；
转矩方程为
在d、q坐标系下，IPMSM的电压方程为
式中：ωe为电机的电角速度；
磁链方程为
式中：Ld、Lq分别为d-q坐标系下d轴和q轴电感值；
转矩方程为
运动方程为
式中：ωm为电机的机械角速度，且有TL为负载转矩；J为转子轴上的转动惯量；
比较三种坐标系下的电机模型可以发现，坐标变换可以消除静止坐标系下电感等参数之间的耦合关系，对于电机控制而言，基于旋转坐标系的电机建模和控制算法能够实现电机的高性能控制，而且为了方便控制，永磁同步电机参数中一般都会给出转子d、q轴电感量，矢量控制便是基于d-q旋转坐标系实现的；
S2：构建最大转矩电流比(MTPA)结合弱磁策略的矢量控制系统，控制信号为电机转矩，在d-q坐标系下，通过坐标变换，将定子电流分解为励磁分量id和转矩分量iq，使PMSM能够实现解耦控制；
在d-q坐标系下，通过坐标变换，可以将定子电流分解为励磁分量id和转矩分量iq，PMSM能够实现解耦控制，基于此，采用不同的控制策略可以满足不同的电机控制需求，常见的控制策略包括id＝0控制、控制、MTPA控制和弱磁控制，采用MTPA结合弱磁控制的矢量控制策略，能够对复杂的电机控制系统完成解耦，实现对电机转速或者转矩的精准控制，最终使电机按照“规划好的路线”运行；
S3：设计控制策略；
矢量控制最终都是对id和iq进行控制，在电机运行过程中，电机的电压受限于逆变器所能提供的最大电压，同时电流受限于逆变器最大输出电流和电机自身额定电流，结合电机稳态时的基本方程并忽略高速时定子电阻的影响，得到电压和电流限制公式为
式中：us和is分别为定子电压和电流矢量的幅值；ulim和ilim分别为电机的电压和电流极限值；由式(1-14)可以看出，电压限制方程为一椭圆方程，电流限制方程为一圆方程，而且当转速变化时，电压极限椭圆为一系列椭圆簇；
MTPA控制的目的是获得单位电流下最大的转矩输出，定子电流矢量需满足
联立式(1-15)、式(1-12)和式(1-14)的第2个式子可以得出MTPA 控制下，d轴电流和q轴电流的关系为
将式(1-16)带入式(1-12)，可以得到
通过式(1-16)和式(1-17)可知，对于任一给定转矩，都可以求出满足合成电流矢量最小原则的id和iq，据此可以求得MTPA控制时对应的电流轨迹，如图3所示；在实际仿真和实验时，若用式(1-16)和式(1-17)进行实时计算，运算量比较大，对控制器要求较高，因此一般将转矩和电流的关系制成表格，来实时查表获取MTPA控制下的电流值；
由图3可以看出，电压椭圆的圆心位于电流圆之外，这是因为根据式 (1-14)可知，椭圆的圆心为而对于所用轮毂电机，有椭圆圆心落在电流圆左侧；结合MTPA控制，理论上电机的最大转速点位于0中的坐标原点，通过电压极限方程可求得该点速度求得对应的电机转速约为1600r/min，由此可知仅靠MTPA控制时，电机的调速范围非常有限；
随着电机转速不断升高，电压给定值最终会达到ulim，此时由于电机反电动势的存在，逆变器将无法向电机输入电流，若想继续升高转速，需要削弱励磁磁势，又因为PMSM的转子为永磁体，其磁场无法直接改变，因此只能通过改变定子电流产生去磁分量来实现弱磁控制，一般情况下，通过使d轴电流负向增加来维持电压平衡，达到扩速的目的，常用的弱磁控制方法有电压反馈法、单电流调节器法、梯度下降法等，此外，弱磁控制过程按照控制效果不同又分为恒功率弱磁、恒转矩弱磁等；基于轮毂电机的控制需求，采用恒转矩弱磁控制模式，弱磁时通过电流控制保证转矩恒定，同时利用电压反馈法实现d轴电流的负向补偿；电压反馈法易于实现，有着较好的鲁棒性，并且能够通过合理设置实现MPTA和弱磁模式的平滑切换，所设计的弱磁控制策略的原理如图4所示；
结合图4，PMSM实现弱磁运行的过程为：开始运行时，电机根据指令转矩按MTPA控制模式运行，当电压达到逆变器的容量限制时，切换为弱磁运行模式；MTPA控制和弱磁扩速的切换取决于d、q轴给定电压的合成矢量幅值us与最大可线性合成的电机相电压幅值ulim的差值，即当时，弱磁模式开始启动；弱磁过程中，电压差值经PI调节模块以及补偿电流限幅模块，得到d轴给定电流的补偿量限幅模块的作用是使补偿的电流值为负值同时不超过电流矢量极限，而后根据补偿后的和指令转矩求取q轴电流给定值以此保证电机在弱磁模式运行时能够维持转矩恒定；通过合理设置电压反馈PI参数实现弱磁控制，能够使电机在两种控制模式下平稳过渡；
S4：运用空间矢量脉宽调制技术，通过MTPA和弱磁控制策略获得d、q 轴给定电流后，再经电流PI调节可以得到电机控制所需要的电压值，而后控制逆变器6个IGBT管的开关状态，给电机提供所需的三相电压，最终使电机定子电流能够跟随指令电流是电机控制的关键；
通过MTPA和弱磁控制策略获得d、q轴给定电流后，再经电流PI调节可以得到电机控制所需要的电压值，而后怎样控制逆变器6个IGBT管的开关状态，给电机提供所需的三相电压，最终使电机定子电流能够跟随指令电流是电机控制的关键，常用的获取6个开关管驱动信号的方法主要包括正弦波脉宽调制和SVPWM两种；SVPWM将电机与逆变器看作整体，可以控制磁链矢量轨迹接近圆形，其逆变器管子8个不同的开关状态产生8个基本电压矢量，在一个开关周期内，通过相邻两个基本电压矢量的有效组合，转化为管子的开关状态，以此来获得目标电压，SVPWM转矩脉动小，直流母线电压的利用率也比SPWM高15％左右，而且容易在数字电路中实现，因此本文采用SVPWM调制法；
根据逆变器3个桥臂不同导通状态相组合，得到逆变器输出的基本电压矢量分布如图5所示；
在图5中，以第Ⅰ扇区内的电压矢量us为例进行说明，us通过相邻电压矢量u4和u6及零矢量合成，有
式中：Ts为开关周期；T4、T6、T0分别为u4、u6和零矢量的作用时间；根据 0中us与其合成矢量之间的关系，可以得出：
式中：θ1为us与u4的夹角；对于三相对称电压而言，合成矢量的幅值为单相电压的1.5倍，因此有代入上式，可以得出：
计算出各个矢量的作用时间后，采用七段式SVPWM算法求取管子的开关状态，可以最大限度地减少开关次数，进而减小开关损耗和谐波分量，分配原则为每次切换只调整一个桥臂的状态；对于上述第Ⅰ扇区内电压矢量的合成，其在一个PWM周期内开关触发信号的切换顺序如图6所示；
对于其他扇区的任一给定电压值，其矢量的合成及开关过程的实现方法与上述分析过程相同，此处不再赘述；
为了获得较好的转矩动态性能，轮毂电机采用转矩给定的控制模式，为防止电机运行过程中实际功率超过额定功率，在控制前端加入转矩限幅模块，限幅模块对系统起保护作用，根据当前电机转速确定可以输出的最大转矩值，作为转矩给定上限，限幅模块的输出即为指令转矩；结合轮毂电机控制需求和其主要参数可知，电机运行区受到极限电压椭圆、极限电流圆、MTPA曲线以及额定功率曲线的限制，同时在限制区间内沿着恒转矩曲线实现弱磁，据此求出轮毂电机定子电流的运行轨迹，如07所示；
图7中：A点为恒转矩曲线与极限电流圆的交点，即电机运行所能达到的最大转矩输出点；在额定功率的限制下，B点为轮毂电机能够开始弱磁运行的起始点；A→B→C→0段曲线为MTPA轨迹线；C→D段曲线为恒转矩弱磁运行轨迹；E点为功率限制曲线与极限电流圆的交点；B→D→E段曲线为电机的额定功率限制线；F点为电流圆与电压椭圆的切点，即电机理论上可以达到的最高转速点；
通过上述分析，构建轮毂电机矢量控制系统的总体结构，如图8所示；
由图8中可以看出，除电机本体和逆变器外，控制部分主要由坐标变换模块、PI调节模块、SVPWM模块、MTPA控制模块、弱磁控制模块等几部分组成；通过各模块间的联结协同，最终使电机实际转矩能够很好地跟随给定转矩，以获得较好的转矩和转速动态性能；
S5：进行仿真分析，在MATLAB/Simulink中搭建系统仿真模型，对轮毂电机控制策略进行验证；
采用基于MTPA和弱磁的矢量控制策略，在MATLAB/Simulink中搭建系统仿真模型，对轮毂电机控制策略进行验证，所搭建的仿真模型如图9所示；分别对MTPA控制、弱磁控制及电机整体控制性能进行仿真分析；
设置负载转矩为50N·m，转矩限制模块前端按照200N·m→100N·m→ 50N·m→-50N·m→-100N·m给定，指令转矩为转矩限制模块的输出，观察电机的实际转矩值、电流轨迹以及转速变化波形，仿真结果如图10所示；
由10(a)和10(b)可以看出，当给定转矩在较小的范围内阶跃变化的过程中，实际转矩始终能够很好地跟随指令转矩，转矩动态性能较好，仿真中最大转矩误差约为5N·m；由图10(c)和图10(d)可以看出，定子d、q 轴电流跟随转矩变化，脉动较小，电流轨迹基本沿着MTPA轨迹运行，保证了电机能通过最小电流矢量获取所需要的转矩；由图10(e)可以看出，在低速区间内，电机转速变化比较平滑，动态性能良好；图10验证了本文所设计MTPA 控制策略的有效性；
设置电机的负载转矩为50N·m，转矩给定值保持250N·m不变，仿真波形如图11所示；
由图11(a)和1(b)可以看出，电机刚启动时运行在MTPA模式下，大约在3s时，d轴电流开始负向增加，q轴电流随之减小，此时电压达到逆变器容量的限制，进入弱磁控制模式，由图11(a)可知大约在3～3.6s阶段内，电机转矩仍然保持为250N·m，此过程为恒转矩弱磁阶段；由图11(c) 可以看出，随着转速不断升高，电磁功率也不断增大，大约在3.6s时，达到电机额定功率90kW，此时受到转矩限幅模块的限制，实际指令转矩开始减小，保证了电机在额定功率范围内运行，此时实际转矩仍然能很好的跟随指令转矩；由图11(d)可以看出，定子电流开始时运行于MTPA轨迹上，而后沿着恒转矩曲线弱磁，达到功率限制后沿着功率限制轨迹继续运行；由11(e)可以看出，弱磁控制模式下，电机能够在较宽的转速范围内实现平稳运行；图 11验证了电机能够在MTPA和弱磁模式下实现平滑过渡，转矩和速度动态性能良好，仿真效果与设计思路一致。
本发明的控制方法更加的科学合理，基于矢量控制理论和SVPWM技术，结合轮毂电机的控制需求，开展了矢量控制方案设计，主要工作为：为得到良好的转矩、转速动态性能，采用了基于转矩给定的控制模式，在基速以下，为提高电流限制下的最大转矩输出能力，采用了MTPA控制策略，转速大于基速时，为实现高速运行，设计了恒转矩前馈结合电压反馈的电流补偿弱磁控制策略，仿真结果表明，所设计的控制方案保证了由MTPA运行模式平滑过渡到弱磁模式，电机转矩动态性能良好，保证了电机在较宽速度范围内能够实现平稳运行。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种基于转矩给定的轮毂电机矢量控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：在不同坐标系下建立数学模型，分析PMSM在不同坐标系下的数学模型，并结合电传动装甲车辆轮毂电机的控制需求，以转矩值为控制量，结合SVPWM技术，搭建基于MTPA和弱磁控制的轮毂电机矢量控制系统，以实现电机的高性能控制；包括以下步骤：
A：a-b-c坐标系下的PMSM数学建模；
B：α-β和d-q坐标系下的PMSM数学建模；
S2：构建最大转矩电流比结合弱磁策略的矢量控制系统，控制信号为电机转矩，在d-q坐标系下，通过坐标变换，将定子电流分解为励磁分量id和转矩分量iq，使PMSM能够实现解耦控制；
S3：设计转矩闭环控制策略；
S4：运用空间矢量脉宽调制技术，通过MTPA和弱磁控制策略获得d、q轴给定电流后，再经电流PI调节可以得到电机控制所需要的电压值，而后控制逆变器6个IGBT管的开关状态，给电机提供所需的三相电压，最终使电机定子电流能够跟随指令电流是电机控制的关键；
S5：进行仿真分析，在MATLAB/Simulink中搭建系统仿真模型，对轮毂电机控制策略进行验证。
2.根据权利要求1所述的一种基于转矩给定的轮毂电机矢量控制方法，其特征在于：在S1中，比较三种坐标系下的电机模型可以发现，坐标变换可以消除静止坐标系下电感等参数之间的耦合关系，对于电机控制而言，基于旋转坐标系的电机建模和控制算法能够实现电机的高性能控制，而且为了方便控制，永磁同步电机参数中一般都会给出转子d、q轴电感量，矢量控制便是基于d-q旋转坐标系实现的。
3.根据权利要求1所述的一种基于转矩给定的轮毂电机矢量控制方法，其特征在于：在S2中，采用不同的控制策略可以满足不同的电机控制需求，常见的控制策略包括id＝0控制、控制、MTPA控制和弱磁控制，采用MTPA结合弱磁控制的矢量控制策略，能够对复杂的电机控制系统完成解耦，实现对电机转速或者转矩的精准控制，最终使电机按照“规划好的路线”运行。
4.根据权利要求1所述的一种基于转矩给定的轮毂电机矢量控制方法，其特征在于：在S2中，针对电传动车辆的电机矢量控制系统，一般分为转速给定和转矩给定两种模式，后者无需速度闭环，转速变化随动于输出转矩，控制系统能够获得良好的转矩动态性能，因此这种控制模式更适合于装甲车辆驱动系统，不同于一般的调速用电机，装甲车辆轮毂需要具有大启动扭矩、宽调速范围以及良好的动态性能，要对其进行高性能控制，必须保证控制策略的有效性。
5.根据权利要求1所述的一种基于转矩给定的轮毂电机矢量控制方法，其特征在于：在S3中，随着电机转速不断升高，电压给定值最终会达到ulim，此时由于电机反电动势的存在，逆变器将无法向电机输入电流，若想继续升高转速，需要削弱励磁磁势，又因为PMSM的转子为永磁体，其磁场无法直接改变，因此只能通过改变定子电流产生去磁分量来实现弱磁控制，一般情况下，通过使d轴电流负向增加来维持电压平衡，达到扩速的目的。
6.根据权利要求1所述的一种基于转矩给定的轮毂电机矢量控制方法，其特征在于：在S4中，常用的获取6个开关管驱动信号的方法主要包括正弦波脉宽调制和SVPWM两种，SVPWM将电机与逆变器看作整体，可以控制磁链矢量轨迹接近圆形，其逆变器管子8个不同的开关状态产生8个基本电压矢量，在一个开关周期内，通过相邻两个基本电压矢量的有效组合，转化为管子的开关状态，以此来获得目标电压，SVPWM转矩脉动小，直流母线电压的利用率也比SPWM高15％左右，而且容易在数字电路中实现，因此采用SVPWM调制法。
7.根据权利要求1所述的一种基于转矩给定的轮毂电机矢量控制方法，其特征在于：在S5中，采用基于MTPA和弱磁的矢量控制策略，在MATLAB/Simulink中搭建系统仿真模型，对轮毂电机控制策略进行验证。
8.根据权利要求7所述的一种基于转矩给定的轮毂电机矢量控制方法，其特征在于：采用MTPA控制策略仿真与弱磁控制策略仿真进行对比分析。
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