本发明属于永磁电机，具体涉及一种电动汽车永磁电机驱动控制方法及装置。
背景技术：
1、电动汽车中的永磁电机驱动控制装置是指利用永磁电机作为动力源，采用直接转矩控制，通过直接控制永磁电机的转矩和速度，实现车辆的动力输出和运动控制。永磁电机可以通过调节永磁电机的电流和控制转矩输出，实现对车辆速度和加速度的控制。直接转矩控制通过采用滞环输出值与查表相结合的方式，对电磁转矩和磁链进行直接控制，无需计算大量的永磁电机参数。
2、随着电力电子技术和永磁电机控制理论的完善，逆变器驱动的永磁电机控制方法得到了广泛应用。永磁电机具有结构简单、功率密度高、重量轻、运行可靠等优点，因此受到越来越多人的青睐。其中，直接转矩控制作为一种控制方法，由于转矩响应快、结构简单、对永磁电机参数依赖性小且鲁棒性强等优势，逐渐受到人们的喜爱。
3、在直接转矩控制系统中，对定子磁链角所构成的磁链圆进行不同的分割，可以对应不同的控制性能。在传统的六扇区直接转矩控制基础上，基于对磁链圆分割的思想，提出了新型的十八扇区和十二扇区直接转矩控制方法。这些方法结合新增的电压矢量和零矢量，选择最优的电压矢量来改善定子磁链波形和转矩脉动。通过对磁链圆进行细分，可以进一步优化控制性能，提高系统的性能和效率。
4、然而，这种扇区细分的思想也带来了一些挑战。细分扇区会增加计算和判断的复杂性，并引入庞大的控制开关矢量表。这无疑增加了程序代码编写的难度和控制器的选型难度。因此，在实际应用中，需要仔细权衡扇区细分带来的优化效果与实施复杂度之间的关系，以确保在给定的应用场景下实现最佳的控制性能和系统效率。
技术实现思路
1、本发明为优化直接转矩控制系统中扇区细分与实施复杂度的之间的关系，提供一种电动汽车永磁电机驱动控制方法及装置。
2、为达到上述目的，本发明提供以下技术方案：
3、一种电动汽车永磁电机驱动的控制方法，包括以下步骤：
4、通过永磁电机的实际转速和预设的参考转速计算得到参考转矩，将检测永磁电机的相电流和相电压转换为磁链角、磁链幅值和电磁转矩；
5、根据磁链幅值与预设的参考磁链比较，电磁转矩和参考转矩比较得到滞环控制器的输出值；
6、利用磁链角和滞环控制器的输出值，分别结合预设的四扇区开关矢量表和五扇区开关矢量表得到四扇区开关矢量输出和五扇区开关矢量输出；
7、根据永磁电机的参考转速，四扇区开关矢量输出以及五扇区开关矢量输出，确定驱动逆变器功率开关的电压矢量，实现永磁电机的四扇区和五扇区切换控制。
8、所述的一种电动汽车永磁电机驱动的控制方法，具体为：
9、通过比较永磁电机的实际转速w与预设的参考转速w*得到转速差ew，转速差ew转换为参考电流i*，由参考电流i*计算得到参考转矩
10、检测永磁电机的相电流ia、ib、ic，转换为两相静止坐标系下的电流iα和iβ；检测永磁电机的相电压va、vb、vc，转换为两相静止坐标系下的电压vα和vβ；
11、由电流iα和iβ，电压vα和vβ计算出永磁电机的定子磁链根据定子磁链计算磁链角磁链幅值和电磁转矩
12、根据参考转矩和电磁转矩计算转矩偏差et，转矩偏差et转换为滞环控制器的输出值ht，根据预设的参考磁链和磁链幅值计算磁链偏差eψ，磁链偏差eψ转换为滞环控制器的输出值hf；
13、根据磁链角查询预设的四扇区判断表和五扇区判断表，得到四扇区的扇区号n1和五扇区的扇区号n2；
14、将滞环控制器的输出值hf和ht与扇区号n1，结合四扇区开关矢量表，得到四扇区开关矢量输出int1，将滞环控制器的输出值hf和ht与扇区号n2，结合五扇区开关矢量表的输入，得到五扇区开关矢量输出int2；
15、根据预设的参考转速w*，四扇区开关矢量输出int1以及五扇区开关矢量输出int2，确定驱动逆变器功率开关的电压矢量，实现永磁电机的四扇区和五扇区切换控制。
16、所述通过比较永磁电机的实际转速w与预设的参考转速w*得到转速差ew，转速差ew转换为参考电流i*，由参考电流i*计算得到参考转矩具体计算为：
17、i*＝kp·ew+ki·∫ewdt
18、其中，kp为比例常值系数，ki为积分常值系数；
19、
20、其中，ke为比例常值系数；
21、所述检测永磁电机的相电流ia、ib、ic，转换为两相静止坐标系下的电流iα和iβ；检测永磁电机的相电压va、vb、vc，转换为两相静止坐标系下的电压vα和vβ，具体计算如下：
22、两相静止坐标系下的电流iα、iβ计算如下：
23、
24、其中，iα和iβ为两相静止坐标系下的电流，ia、ib、ic为检测永磁电机的相电流；
25、两相静止坐标系下的电压vα、vβ计算如下：
26、
27、其中，vα和vβ为两相静止坐标系下的电压，va、vb、vc，为检测永磁电机的相电压。所述由电流iα和iβ，电压vα和vβ计算出永磁电机的定子磁链根据定子磁链计算磁链角磁链幅值和电磁转矩具体计算如下：
28、
29、其中，r为永磁电机的定子绕组，p为永磁电机的磁极对数。
30、所述根据参考转矩和电磁转矩计算转矩偏差et，转矩偏差et转换为滞环控制器的输出值ht，根据预设的参考磁链和磁链幅值计算磁链偏差eψ，磁链偏差eψ转换为滞环控制器的输出值hf，具体计算如下：
31、
32、其中，δ1为磁链滞环控制器的设定滞环环宽，δ2为转矩滞环控制器的设定滞环环宽。所述预设的四扇区判断表和五扇区判断表，如下所示：
33、四扇区判断表：
34、
35、五扇区判断表：
36、
37、其中，ⅰ～ⅴ代表四扇区或五扇区的电角度范围。
38、所述的四扇区开关矢量表和四扇区开关矢量表，如下所示：
39、四扇区开关矢量表
40、
41、五扇区开关矢量表
42、
43、其中，ht为转矩滞环控制器的输出值、hf为磁链滞环控制器的输出值；v1、v2、v3、v4、v5和v6为逆变器功率开关的电压矢量，v1的开关状态为001、v2的开关状态为010、v3的开关状态为011、v4的开关状态为100、v5的开关状态为101、v6的开关状态为110，v1～v6的6个电压矢量在空间分布里互差60度电角度且幅值相等，逆变器功率开关的电压矢量还包括v0和v7，v0和v7是零电压矢量；v0的开关状态为000、v7的开关状态为111；
44、其中，1代表所在的桥臂的上开关管导通，下开关管断开；0代表所在的桥臂的上开关管断开，下开关管导通。
45、所述根据预设的参考转速w*，四扇区开关矢量输出int1以及五扇区开关矢量输出int2，确定驱动逆变器功率开关的电压矢量，实现永磁电机的四扇区和五扇区切换控制，具体为：
46、参考转速w*与预设转速n作对比，得到输出值sel，具体判断如下：
47、当参考转速w*小于等于预设转速时，sel＝0；
48、当参考转速w*大于预设转速时，sel＝1；
49、当sel＝0时，选择四扇区开关矢量输出，当sel＝1时，选择五扇区开关矢量输出。
50、一种电动汽车永磁电机驱动的控制装置，包括逆变器、永磁电机和直接转矩控制系统，直接转矩控制系统与逆变器电连接，逆变器与永磁电机电连接；直接转矩控制系统确定驱动逆变器功率开关的电压矢量，实现对永磁电机直接转矩的控制；直接转矩控制系统能够实现永磁电机四扇区和五扇区的切换控制。
51、所述直接转矩控制系统包括霍尔传感器，用于得到永磁电机的实际转速，并与参考转速经比较器比较后得到转速差；
52、电流pi调节器，用于将转速差经电流调节器输出为参考电流，由参考电流转换为参考转矩；
53、转矩和磁链计算单元，用于将检测永磁电机的相电流和相电压转换为磁链角、磁链幅值和电磁转矩；
54、滞环控制器，用于根据磁链幅值与预设的参考磁链比较，电磁转矩和参考转矩比较得到滞环控制器的输出值；
55、四扇区开关矢量表和五扇区开关矢量表，用于利用磁链角和滞环控制器的输出值，分别结合预设的四扇区开关矢量表和五扇区开关矢量表得到四扇区开关矢量输出和五扇区开关矢量输出；
56、速度比较器，用于将永磁电机的参考转速与预设转速比较，得到速度比较器的输出值；
57、多路选择器，用于将速度比较器的输出值、四扇区开关矢量表的输出和五扇区开关矢量表的输出输入多路选择器，确定驱动逆变器功率开关需要的电压矢量。
58、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
59、本发明提供的电动汽车永磁电机驱动控制方法采用四扇区和五扇区切换控制，四扇区和五扇区切换控制在电动汽车应用领域带来了多方面的好处，包括提高动态性能、精确控制、能源利用效率提升、降低噪音振动和增强系统的可靠性等，通过同时考虑不同工况下的控制策略和保护机制，可以适应各种驾驶条件和外部干扰，保持系统的稳定工作状态。这些优势使得四扇区和五扇区切换控制成为电动汽车驱动控制装置中的重要技术手段。
60、进一步，四扇区和五扇区切换控制方法在永磁电机控制中的优势主要体现在其灵活性、简易实现、切换性能优点以及成本效益方面。相对于六扇区直接转矩控制方法，四扇区和五扇区切换控制方法不仅简单易实现，而且具有较高的灵活性，能够快速切换控制策略以适应不同工况下的需求，使得永磁电机在不同运行状态下能够保持高效率和稳定性；四扇区和五扇区切换控制能够根据驾驶需求和路况变化，切换不同的控制模式和调整控制策略，可以实现对永磁电机的准确转矩输出，四扇区和五扇区切换控能够在不同工况下实现平滑的控制切换，避免了突变和震荡，提高驱动装置的控制精度和稳定性；并且还可以通过优化转矩调整，实现对能量的有效管理和优化，这有助于最大限度地提高永磁电机的能源利用效率，延长电池续航里程。
1.一种电动汽车永磁电机驱动的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种电动汽车永磁电机驱动的控制方法，其特征在于，所述控制方法，具体为：
3.根据权利要求2所述的一种电动汽车永磁电机驱动的控制方法，其特征在于，所述通过比较永磁电机的实际转速w与预设的参考转速w*得到转速差ew，转速差ew转换为参考电流i*，由参考电流i*计算得到参考转矩具体计算为：
4.根据权利要求2所述的一种电动汽车永磁电机驱动的控制方法，其特征在于，所述由电流iα和iβ，电压vα和vβ计算出永磁电机的定子磁链根据定子磁链计算磁链角磁链幅值和电磁转矩具体计算如下：
5.根据权利要求2所述的一种电动汽车永磁电机驱动的控制方法，其特征在于，所述根据参考转矩和电磁转矩计算转矩偏差et，转矩偏差et转换为滞环控制器的输出值ht，根据预设的参考磁链和磁链幅值计算磁链偏差eψ，磁链偏差eψ转换为滞环控制器的输出值hf，具体计算如下：
6.根据权利要求2所述的一种电动汽车永磁电机驱动的控制方法，其特征在于，所述预设的四扇区判断表和五扇区判断表，如下所示：
7.根据权利要求6所述的一种电动汽车永磁电机驱动的控制方法，其特征在于，所述的四扇区开关矢量表和五扇区开关矢量表，如下所示：
8.根据权利要求2所述的一种电动汽车永磁电机驱动的控制方法，其特征在于，所述根据预设的参考转速w*，四扇区开关矢量输出int1以及五扇区开关矢量输出int2，确定驱动逆变器功率开关的电压矢量，实现永磁电机的四扇区和五扇区切换控制，具体为：
9.一种电动汽车永磁电机驱动的控制装置，其特征在于，包括逆变器、永磁电机和直接转矩控制系统，直接转矩控制系统与逆变器电连接，逆变器与永磁电机电连接；直接转矩控制系统确定驱动逆变器功率开关的电压矢量，实现对永磁电机直接转矩的控制；直接转矩控制系统能够实现永磁电机四扇区和五扇区的切换控制。
10.根据权利要求9所述的一种电动汽车永磁电机驱动的控制装置，其特征在于，所述直接转矩控制系统包括霍尔传感器，用于得到永磁电机的实际转速，并与参考转速经比较器比较后得到转速差；
