车用永磁同步电机无电流传感器控制研究

doi:10.19562/j.chinasae.qcgc.2024.02.010

摘要/Abstract

摘要：

针对电动汽车车载环境复杂多变，影响电流传感器测量精度，更恶劣情况会导致电机驱动系统一相或多相电流传感器发生故障失效问题，因此基于扩展卡尔曼滤波提出一种无电流传感器控制算法，利用永磁同步电机定子电压、转子位置和转速信息重构电机定子电流，并针对无电流传感器算法导致的系统延迟问题设计了前馈补偿环节来改善系统动态性能，并对所提算法进行加减速及鲁棒性实验，仿真及实验结果均验证了所提方法的有效性。

关键词: 电动汽车, 扩展卡尔曼滤波, 无电流传感器, 前馈补偿

Abstract:

In view of the complex and changeable vehicle environment of electric vehicles， which affects the measurement accuracy of current sensors， and the worse situation will lead to the failure of one-phase or multi-phase current sensors in the motor drive system， therefore， a non-current-sensor control algorithm based on extended Kalman filter is proposed in this paper. The stator current of the motor is reconstructed by using the stator voltage， rotor position and speed information of the permanent magnet synchronous motor， and the feed forward compensation is designed to improve the dynamic performance of the system regarding the system delay caused by the non-current-sensor algorithm. The acceleration and deceleration and robustness tests of the proposed algorithm are carried out. The effectiveness of the proposed method is verified by the simulation and experimental results.

Key words: electric vehicle, extended Kalman filtering, non-current-sensor, feed-forward compensation

张念忠,宋强,王冠峰,王明生. 车用永磁同步电机无电流传感器控制研究[J]. 汽车工程, 2024, 46(2): 281-289.

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图/表 14

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参考文献 20

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IPMSM参数	数值	SiC额定参数	数值
定子电阻R/Ω	0.017	漏源极电压/V	1 200
交轴电感L_q /μH	135	漏极电流/A	600
直轴电感L_d /μH	100	功率耗散/W	1 500
永磁磁链ψ_f/Wb	0.027 3	芯片结温/℃	150
极对数P	4	栅源极电压/V	-10/+25
额定电压/V	60/72	脉冲电流/A	1 200
额定电流/A	65/54	寄生电感/nH	15
额定功率/W	3 500	工作温度/℃	-40/+150
额定转速/（r·min^-1）	3 000	通态电阻R_on/Ω	0.004

空载稳态误差	最大值	最小值	差值
无前馈有电流传感器	-3.19	-2.40	0.79
无前馈EKF	-5.17	-3.03	2.14
有前馈EKF	-3.55	-1.79	1.76
有前馈有电流传感器	-2.67	-1.92	0.75

加载稳态误差	最大值	最小值	差值
无前馈有电流传感器	-1.62	-1.20	0.42
无前馈EKF	-2.40	-1.29	1.11
有前馈EKF	+0.12	-1.23	1.35
有前馈有电流传感器	-0.71	-1.02	0.31

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