• CN:11-2187/TH
  • ISSN:0577-6686

机械工程学报 ›› 2022, Vol. 58 ›› Issue (16): 238-246.doi: 10.3901/JME.2022.16.238

• 运载工程 • 上一篇    下一篇

扫码分享

电动汽车用永磁同步电机电流轨迹圆模型预测转矩控制策略

孙晓东, 许乃熹, 田翔, 吴旻凯, 陈龙   

  1. 江苏大学汽车工程研究院 镇江 212013
  • 收稿日期:2021-09-12 修回日期:2022-05-31 出版日期:2022-08-20 发布日期:2022-11-03
  • 通讯作者: 田翔(通信作者),男,1983年出生,博士,讲师。主要研究方向为永磁同步电机驱动控制和混合动力汽车控制。Email:tianxiangsky@126.com
  • 作者简介:孙晓东,男,1981年出生,博士,教授,博士研究生导师。主要研究方向为新能源汽车驱动控制、新能源与新型高效电机理论及控制、混合动力系统设计与优化控制、新能源汽车动力系统效能优化及能量管理、磁悬浮技术等。E-mail:xdsun@ujs.edu.cn;
    许乃熹,男,1999年出生,硕士研究生。主要研究方向为永磁同步电机驱动控制和永磁同步电机的优化设计。E-mail:xunaixichn@163.com;
    吴旻凯,男,1996年出生,硕士研究生。主要研究方向为永磁同步电机驱动控制。E-mail:ujswmk@163.com;
    陈龙,男,1958年出生,博士,教授,博士研究生导师。主要研究方向为新能源汽车及其控制、车辆动态性能模拟与控制、载运工具运行与交通运输规划等。E-mail:chenlong@ujs.edu.cn
  • 基金资助:
    国家自然科学基金(51875261)、江苏省杰出青年基金(BK20180046)、江苏省优秀青年基金(BK20170071)和江苏大学农业装备学部重点基金(NZXB20210103)资助项目

Current Track Circle Model Predictive Torque Control Strategy for Electric Vehicle

SUN Xiaodong, XU Naixi, TIAN Xiang, WU Minkai, CHEN Long   

  1. Automotive Engineering Research Institute, Jiangsu University, Zhenjiang 212013
  • Received:2021-09-12 Revised:2022-05-31 Online:2022-08-20 Published:2022-11-03

摘要: 提出一种针对内置式永磁同步电机的新型模型预测转矩控制算法。在两电平逆变器的作用下,传统的模型预测转矩控制采用单一的最优电压空间矢量,导致较大的转矩和磁链波动。新型控制算法利用上个周期定子电压和电流得到反电动势,从而预测下一时刻电流值。根据预测电流轨迹得到可能的最优电压矢量,不需要预测所有的电压矢量,以便减少计算量。优化占空比进一步减小转矩和磁链波动。在转矩、磁链波动和电流谐波失真方面,对传统和提出的控制方法进行仿真和试验的对比,仿真和试验结果证明提出的模型预测转矩控制在减少转矩磁链波动和电流总谐波失真方面具有明显优势。该方法适用于需要面临多种道路复杂工况的电动汽车用永磁同步电机。

关键词: 内置式永磁同步电机, 模型预测转矩控制, 电流轨迹圆, 电压空间矢量, 转矩波动

Abstract: A new model predictive torque control(MPTC) algorithm is proposed for the interior permanent magnet synchronous motor(IPMSM). A single optimal voltage space vector(VSV) is applied with a two-level voltage source inverter in the conventional MPTC, which causes high torque and flux ripples. In the proposed scheme, the back electromotive force(EMF) is estimated from the previous stator voltage and current, and it is used to predict the stator current for the next period. Firstly, the appropriate optimal VSVs are obtained based on the current track circle without predicting all VSVs to reduce the calculated complexity. Secondly, optimize duty cycle to further reduce torque and flux ripples. Finally, the conventional MPTC and the proposed MPTC are compared in the aspects of torque, flux ripples and current harmonics by the simulation and experiment. Results prove that the proposed MPTC has obvious advantages in reducing torque flux fluctuation and current total harmonic distortion. This method is suitable for the PMSM used in electric vehicles which need to face a variety of complex road conditions.

Key words: interior permanent magnet synchronous motor, model predictive torque control, current track circle, voltage space vector, torque ripple

中图分类号: