總的而言本發(fā)明涉及車輛，特別涉及一種電動(dòng)車輛驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

電動(dòng)車輛，例如電動(dòng)汽車，越來越受到人們的青睞。目前電動(dòng)汽車的驅(qū)動(dòng)一般采用蓄電池+永磁電機(jī)的模式，控制系統(tǒng)采用開環(huán)/閉環(huán)控制。對于開環(huán)控制而言，車輛(車速)不能精確的跟隨給定，已逐步淘汰。在閉環(huán)控制中，當(dāng)前一般采用速度閉環(huán)控制方式，其采用傳統(tǒng)的PID調(diào)節(jié)器對給定速度與實(shí)際速度的偏差進(jìn)行調(diào)節(jié)，根據(jù)調(diào)整結(jié)果控制逆變器的輸出。這種控制方式，系統(tǒng)響應(yīng)速度慢，調(diào)整過程中易出現(xiàn)超調(diào)，實(shí)際速度圍繞設(shè)定值長時(shí)間振動(dòng)，這樣就造成在車輛提速過程中駕駛者感覺車速不穩(wěn)定。除此之外，目前電動(dòng)車輛一般采用斬波升壓(boost)的方式對蓄電池的輸出電壓進(jìn)行升壓，這種方式開關(guān)管損耗大，功率因數(shù)低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明提供了一種電動(dòng)車輛驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。

一種電動(dòng)車輛驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，包括DC/DC變換單元、逆變器、永磁同步電機(jī)、Cark變換模塊、Park變換模塊、轉(zhuǎn)子位置傳感器、分?jǐn)?shù)階PID調(diào)節(jié)器、電流調(diào)節(jié)器、Park逆變換模塊、和脈沖寬度調(diào)制模塊；所述轉(zhuǎn)子位置傳感器的輸入端連接永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子參數(shù)輸出端，轉(zhuǎn)子位置傳感器的轉(zhuǎn)子位置輸出端連接Park變換模塊的轉(zhuǎn)子位置數(shù)據(jù)輸入端；轉(zhuǎn)子位置傳感器的轉(zhuǎn)子角速度數(shù)據(jù)輸出端連接第一比較器的反向輸入端，第一比較器的正向輸入端與轉(zhuǎn)速給定信號相連；第一比較器的輸出端與分?jǐn)?shù)階PID調(diào)節(jié)器的輸入端連接，分?jǐn)?shù)階PID調(diào)節(jié)器的輸出端連接第二比較器的正向輸入端，第二比較器的反向輸入端與Park變換模塊的q軸電流輸出端相連；即d軸電流給定值恒為零，d軸電流給定值與第三比較器的正向輸入端相連，第三比較器的反向輸入端與Park變換模塊的d軸電流輸出端相連；第二比較器和第三比較器的輸出端與電流調(diào)節(jié)器相連，電流調(diào)節(jié)器的輸出端通過Park逆變換模塊與脈沖寬度調(diào)制模塊相連，脈沖寬度調(diào)制模塊輸出調(diào)制信號至逆變器，逆變器接收DC/DC變換單元的輸出電壓Vo，根據(jù)調(diào)制信號打開/關(guān)閉逆變器中的IGBT，從而輸出可變頻率的電壓信號至永磁電機(jī)；通過轉(zhuǎn)子位置傳感器采集永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子位置θ、實(shí)際轉(zhuǎn)速ωm，通過電流傳感器采集逆變器輸出的其中兩相ia、ib，ia、ib經(jīng)過Clark變換和Park變換，得到永磁同步電機(jī)在dq軸坐標(biāo)系下的等效電流id和iq；第一比較器將轉(zhuǎn)速給定值與實(shí)際轉(zhuǎn)速ωm進(jìn)行比較，偏差信號經(jīng)過分?jǐn)?shù)階PID調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)，分?jǐn)?shù)階PID調(diào)節(jié)器的輸出值作為q軸的電流給定值d軸電流給定值第二比較器對iq與進(jìn)行比較，第三比較器對id與進(jìn)行比較，第二比較器和第三比較器的比較結(jié)果送入電流調(diào)節(jié)器，通過電流調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)后得到dq軸坐標(biāo)系下的q軸電壓給定值和d軸電壓給定值Park逆變換模塊對和進(jìn)行Park逆變換后，依次輸出給脈沖寬度調(diào)制模塊和逆變器，從而得到永磁同步電機(jī)的三相輸入電壓，驅(qū)動(dòng)永磁同步電機(jī)運(yùn)行；所述DC/DC變換單元包括DC/AC變換模塊、AC/DC變換模塊和高頻變壓器，DC/AC變換模塊與高頻變壓器的原邊相連，AC/DC變換模塊與高頻變壓器的副邊相連；DC/AC變換模塊包括原邊高頻電能轉(zhuǎn)換電路和原邊高頻諧振電路，電池通過原邊高頻電能轉(zhuǎn)換電路和原邊高頻諧振電路與高頻變壓器的原邊相連；AC/DC變換模塊包括副邊高頻電能轉(zhuǎn)換電路和副邊高頻諧振電路，高頻變壓器的副邊通過副邊高頻諧振電路和副邊高頻電能轉(zhuǎn)換電路與逆變器相連；所述電流調(diào)節(jié)器用于計(jì)算q軸電壓給定值和d軸電壓給定值第二比較器與第三比較器輸出的偏差信號分別送入d軸PI調(diào)節(jié)器與q軸PI調(diào)節(jié)器，d軸PI調(diào)節(jié)器的輸出電壓為U_d，q軸PI調(diào)節(jié)器的輸出電壓為U_q，U_d、U_q、V_o送入電壓極限環(huán)，得到和通過第四比較器對U_q與進(jìn)行比較，得到偏差△U_q，△U_q經(jīng)比例模塊1/Kqp被送入q軸PI調(diào)節(jié)器中的積分模塊，對△U_q進(jìn)行PI調(diào)節(jié)，使得通過第五比較模塊對U_d與進(jìn)行比較，得到偏差△U_d，△U_d經(jīng)比例模塊1/Kdp被送入d軸PI調(diào)節(jié)器中的積分模塊,對△U_d進(jìn)行PI調(diào)節(jié)，使得

本發(fā)明的有益效果是：采用轉(zhuǎn)速外環(huán)、電流內(nèi)環(huán)的雙閉環(huán)控制結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)速可以快速跟隨給定，提高了系統(tǒng)響應(yīng)速度；采用諧振軟開關(guān)狀態(tài)雙向DC/DC變換器，改善了電能質(zhì)量；通過采用分?jǐn)?shù)階PID使得系統(tǒng)具有了更大的調(diào)節(jié)范圍，獲得了比傳統(tǒng)PID更好的控制品質(zhì)及更強(qiáng)的魯棒性；電流環(huán)中加入了限幅與閉環(huán)反饋環(huán)節(jié)，保證了電機(jī)平穩(wěn)運(yùn)行，避免電機(jī)出現(xiàn)過調(diào)制。

附圖說明

圖1為本發(fā)明系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為DC/DC變換單元的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為分?jǐn)?shù)階PID的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為分?jǐn)?shù)階PID整定流程圖；

圖6為電流調(diào)節(jié)單元的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7為本發(fā)明控制結(jié)果比較圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方式做詳細(xì)的說明，使本發(fā)明的上述及其它目的、特征和優(yōu)勢將更加清晰。在全部附圖中相同的附圖標(biāo)記指示相同的部分。并未刻意按比例繪制附圖，重點(diǎn)在于示出本發(fā)明的主旨。

首先結(jié)合附圖1對本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)做說明。本發(fā)明提供了一種電動(dòng)車輛驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，系統(tǒng)包括：DC/DC變換單元、逆變器、永磁電機(jī)、MCU(主控單元)，以及位置檢測電路、電流檢測電路等。DC/DC變換單元與電池相連，DC/DC變換單元的輸出端連接逆變器，逆變器與永磁電機(jī)相連，通過永磁電機(jī)驅(qū)動(dòng)車輛運(yùn)行。通過電壓傳感器分別檢測DC/DC變換單元的輸入電壓Vin和輸出電壓Vo，通過電流傳感器檢測逆變器的輸出電壓ia、ib，通過霍爾元件檢測永磁電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速ω_m和轉(zhuǎn)子位置，這些檢測信號被送入MCU，MCU根據(jù)這些檢測信號分別向DC/DC變換單元和逆變器輸出驅(qū)動(dòng)信號G1、G2，從而調(diào)節(jié)DC/DC變換單元和逆變器的輸出。

整個(gè)系統(tǒng)由一塊MCU處理器控制運(yùn)行，各個(gè)部分協(xié)調(diào)運(yùn)行，人機(jī)交換部分可采用LCD和按鍵實(shí)現(xiàn)(圖中未示出)。MCU控制逆變器中IGBT的導(dǎo)通頻率，從而實(shí)現(xiàn)永磁同步電機(jī)線圈磁場順序變化驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)；霍爾位置檢測電路檢測不導(dǎo)通線圈反電動(dòng)勢的零點(diǎn)變化判斷電機(jī)轉(zhuǎn)子的磁極位置，控制電機(jī)按照設(shè)定的轉(zhuǎn)速運(yùn)行；電流檢測電路通過實(shí)時(shí)檢測電機(jī)線圈的相電流，并與MCU處理器中電機(jī)理論模型進(jìn)行比較，實(shí)現(xiàn)電機(jī)的閉環(huán)控制，以及實(shí)現(xiàn)電機(jī)的過壓、過流保護(hù)。

下面對本發(fā)明中驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的控制結(jié)構(gòu)做詳細(xì)介紹，請參閱圖2。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)采用轉(zhuǎn)速外環(huán)、電流內(nèi)環(huán)的雙閉環(huán)結(jié)構(gòu)，它包括Cark變換模塊、Park變換模塊、轉(zhuǎn)子位置傳感器、分?jǐn)?shù)階PID調(diào)節(jié)器、電流調(diào)節(jié)器、Park逆變換模塊、脈沖寬度調(diào)制模塊和逆變器。

其中，轉(zhuǎn)子位置傳感器的輸入端連接永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子參數(shù)輸出端，轉(zhuǎn)子位置傳感器的轉(zhuǎn)子位置輸出端連接Park變換模塊的轉(zhuǎn)子位置數(shù)據(jù)輸入端；轉(zhuǎn)子位置傳感器的轉(zhuǎn)子角速度數(shù)據(jù)輸出端連接第一比較器的反向輸入端，第一比較器的正向輸入端與轉(zhuǎn)速給定信號相連，轉(zhuǎn)速給定信號可以由油門踏板給出。第一比較器的輸出端與分?jǐn)?shù)階PID調(diào)節(jié)器的輸入端連接。分?jǐn)?shù)階PID調(diào)節(jié)器的輸出端連接第二比較器的正向輸入端，第二比較器的反向輸入端與Park變換模塊的q軸電流輸出端相連。本發(fā)明中采用d軸電流恒零控制，即d軸電流給定值恒為零，這一給定值與第三比較器的正向輸入端相連，第三比較器的反向輸入端與Park變換模塊的d軸電流輸出端相連。第二比較器和第三比較器的輸出端與電流調(diào)節(jié)器相連，電流調(diào)節(jié)器的輸出端通過Park逆變換模塊與脈沖寬度調(diào)制模塊相連，脈沖寬度調(diào)制模塊輸出調(diào)制信號至逆變器，逆變器接收DC/DC變換單元的輸出電壓Vo，根據(jù)調(diào)制信號打開/關(guān)閉逆變器中的IGBT，從而輸出可變頻率的電壓信號至永磁電機(jī)。

通過轉(zhuǎn)子位置傳感器采集永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子位置θ、實(shí)際轉(zhuǎn)速ωm，通過電流傳感器采集逆變器輸出的其中兩相ia、ib，ia、ib經(jīng)過Clark變換和Park變換，得到永磁同步電機(jī)在dq軸坐標(biāo)系下的等效電流id和iq。第一比較器將轉(zhuǎn)速給定值與實(shí)際轉(zhuǎn)速ωm進(jìn)行比較，偏差信號經(jīng)過分?jǐn)?shù)階PID調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)，分?jǐn)?shù)階PID調(diào)節(jié)器的輸出值作為q軸的電流給定值d軸電流給定值

第二比較器對iq與進(jìn)行比較，第三比較器對id與進(jìn)行比較，第二比較器和第三比較器的比較結(jié)果送入電流調(diào)節(jié)器，通過電流調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)后得到dq軸坐標(biāo)系下的q軸電壓給定值和d軸電壓給定值Park逆變換模塊對和進(jìn)行Park逆變換后，依次輸出給脈沖寬度調(diào)制模塊和逆變器，從而得到永磁同步電機(jī)的三相輸入電壓，驅(qū)動(dòng)永磁同步電機(jī)運(yùn)行。

其中，Clark變換、Park變換、Park逆變換分別通過下式(1)、(2)、(3)實(shí)現(xiàn)。

式中，i_α和i_β均為兩相靜止坐標(biāo)系(簡稱αβ坐標(biāo)系)下的等效電流，i_a、i_b和i_c為永磁同步電機(jī)的三相電流，i_d和i_q為永磁同步電機(jī)在dq軸坐標(biāo)系下的等效電流，θ為永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子位置。

圖3為本發(fā)明中DC/DC變換單元的結(jié)構(gòu)示意圖，DC/DC變換單元包括DC/AC變換模塊1、AC/DC變換模塊2和高頻變壓器3，DC/AC變換模塊1與高頻變壓器3的原邊相連，AC/DC變換模塊2與高頻變壓器3的副邊相連。DC/DC變換單元采用對稱的電路結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)能量的雙向傳輸，使得整個(gè)電力電子變壓器能夠?yàn)槠渌南到y(tǒng)雙向供電，具有持續(xù)性。其中，DC/AC變換模塊1包括原邊高頻電能轉(zhuǎn)換電路11和原邊高頻諧振電路12，動(dòng)力電池通過原邊高頻電能轉(zhuǎn)換電路11和原邊高頻諧振電路12與高頻變壓器3的原邊相連；AC/DC變換模塊2包括副邊高頻電能轉(zhuǎn)換電路22和副邊高頻諧振電路21，高頻變壓器3的副邊通過副邊高頻諧振電路21和副邊高頻電能轉(zhuǎn)換電路22與逆變器相連，穩(wěn)壓電容與逆變器并聯(lián)，穩(wěn)壓電容對在逆變器上輸出的直流電起到穩(wěn)壓的作用。

直流電源經(jīng)原邊高頻電能轉(zhuǎn)換電路11得到恒頻恒幅的交流方波信號，方波信號經(jīng)原邊高頻諧振電路12轉(zhuǎn)換為具有恒包絡(luò)特性的交流信號輸入至高頻變壓器3進(jìn)行電氣隔離，并經(jīng)副邊高頻諧振電路21產(chǎn)生高頻感應(yīng)電動(dòng)勢，高頻感應(yīng)電動(dòng)勢經(jīng)過副邊高頻電能轉(zhuǎn)換電路22進(jìn)行交直流轉(zhuǎn)換，得到穩(wěn)定直流電壓輸出。圖3中M為兩側(cè)繞組的互感。上述的原邊高頻電能轉(zhuǎn)換電路11包括第一高頻開關(guān)S1和第二高頻開關(guān)S2，原邊高頻諧振電路12包括原邊諧振電容C1和原邊諧振電感L1，電池的正極與第一高頻開關(guān)S1的一端連接，第一高頻開關(guān)S1的另一端分別與第二高頻開關(guān)S2的一端和原邊諧振電容C1的一端連接，電池的負(fù)極與第二高頻開關(guān)S2的另一端連接，原邊諧振電容C1的另一端通過原邊諧振電感L1與第二高頻開關(guān)S2的另一端連接；高頻變壓器3原邊繞組的漏感可代替所述原邊諧振電感L1。輸入的直流電源經(jīng)過原邊高頻電能轉(zhuǎn)換電路11變換得到交流方波信號，然后再經(jīng)過原邊高頻諧振電路12將交流方波信號輸入高頻變壓器3的原邊進(jìn)行電氣隔離。原邊高頻諧振電路12使得DC/AC變換器始終工作在諧振軟開關(guān)狀態(tài)，從而改善電能質(zhì)量。

上述的副邊高頻諧振電路21包括副邊諧振電感L2和副邊諧振電容C2，副邊高頻電能轉(zhuǎn)換電路22包括第三高頻開關(guān)S3和第四高頻開關(guān)S4，副邊諧振電感L2的一端與副邊諧振電容C2的一端連接，副邊諧振電容C2的另一端分別與第四高頻開關(guān)S4的一端和第三高頻開關(guān)S3的一端連接，副邊諧振電感L2的另一端與第四高頻開關(guān)S4的另一端連接，第三高頻開關(guān)S3的另一端通過副邊諧振電容C2與副邊諧振電感L2的另一端連接；高頻變壓器3副邊繞組的漏感可代替所述副邊諧振電感L2。副邊高頻諧振電路21根據(jù)原邊電壓信號產(chǎn)生高頻感應(yīng)電動(dòng)勢，再經(jīng)過副邊高頻諧振電路21交直流轉(zhuǎn)換后，轉(zhuǎn)換為直流電壓經(jīng)過負(fù)載輸出。副邊高頻諧振電路21使得DC/AC變換器始終工作在諧振軟開關(guān)狀態(tài)，改善電能質(zhì)量。

本發(fā)明中DC/DC變換單元具有兩種工作模式：能量注入模式和自由振蕩模式。在能量正向傳輸、輸入直流電和原邊高頻諧振電路12電流正向流通時(shí)，第一高頻開關(guān)S1導(dǎo)通、第二高頻開關(guān)S2關(guān)斷，輸入直流電經(jīng)過高頻開關(guān)注入原邊諧振網(wǎng)絡(luò)，提升諧振電流，此種工作模式為能量注入模式；在能量正向傳輸和原邊高頻諧振電路12電流負(fù)向流通時(shí)，第二高頻開關(guān)S2導(dǎo)通，第一高頻開關(guān)S1關(guān)斷，原邊高頻諧振電路12的諧振電流經(jīng)過第二高頻開關(guān)S2流動(dòng)，此種工作模式為自由振蕩模式。當(dāng)向DC/AC變換器拓?fù)淠K1中輸入直流電源時(shí)，通過工作模式的控制，使得第一高頻開關(guān)S1和第二高頻開關(guān)S2交替互補(bǔ)導(dǎo)通，實(shí)現(xiàn)了零電流的切換，由此在高頻變壓器3的原邊便產(chǎn)生了高頻勵(lì)磁電流。其中，DC/AC變換器拓?fù)淠K1的能量注入時(shí)間和自由振蕩時(shí)間均等于原邊高頻諧振電路12的諧振周期的一半。在DC/AC變換器拓?fù)淠K1的工作模式中，第一高頻開關(guān)S1和所述第二高頻開關(guān)S2導(dǎo)通時(shí)的導(dǎo)通角度為180度，導(dǎo)通周期為原邊高頻諧振電路12的諧振電流周期。

通過副邊高頻電能轉(zhuǎn)換電路22控制AC/DC變換器拓?fù)淠K2的工作模式，具體為能量注入模式和自由振蕩模式兩種工作模式。在能量正向傳輸和副邊高頻諧振電路21的諧振電流負(fù)向流通時(shí)，所述第四高頻開關(guān)S4導(dǎo)通，第三高頻開關(guān)S3關(guān)斷，所述副邊高頻諧振電路21的諧振電流經(jīng)過第四高頻開關(guān)S4流動(dòng)，此種工作模式為自由振蕩模式；在能量正向傳輸和副邊高頻諧振電路21的諧振電流正向流通時(shí)，所述第三高頻開關(guān)S3導(dǎo)通，第四高頻開關(guān)S4關(guān)斷，所述副邊高頻諧振電路21的諧振電流經(jīng)過第三高頻開關(guān)S3注入逆變器，此種工作模式為能量注入模式。這兩種模式實(shí)現(xiàn)了第三高頻開關(guān)S3和第四高頻開關(guān)S4的零電流切換，完成了能量的轉(zhuǎn)換和傳遞。

本發(fā)明的DC/DC變換單元采用對稱的電路結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)能量的雙向傳輸，使得整個(gè)電力電子變壓器能夠?yàn)槠渌南到y(tǒng)持續(xù)供電，在控制方法方面，采用自由振蕩模式和能量注入模式，具有更好的控制性能。進(jìn)一步增大了DC/DC變換器的傳輸效率，控制簡單，功率器件少，減小了整個(gè)電力電子變壓器的體積；整個(gè)電力電子變壓器中的DC/AC變換器和AC/DC變換器始終工作在諧振軟開關(guān)狀態(tài)，改善了電能的質(zhì)量。

與傳統(tǒng)調(diào)節(jié)器不同，在本發(fā)明中，對于外環(huán)的速度調(diào)節(jié)采用分?jǐn)?shù)階PID，其結(jié)構(gòu)如圖4所示。與整數(shù)階PID控制器相似，分?jǐn)?shù)階PID控制器的微分方程為:

其中，為Caputo定義；λ＞0、μ＞0為任意實(shí)數(shù)，是分?jǐn)?shù)階控制器的階次。

對Caputo定義的分?jǐn)?shù)階微積分求拉普拉斯變換，可得:

由此得到的分?jǐn)?shù)階PID控制器的傳遞函數(shù)：

分?jǐn)?shù)階PID控制器包括一個(gè)積分階次λ和微分階次μ，其中λ和μ可以是任意實(shí)數(shù)。整數(shù)階PID控制器是分?jǐn)?shù)階PID控制器在λ＝1和μ＝1時(shí)的特殊情況，當(dāng)λ＝1、μ＝0時(shí)即為PI控制器，λ＝0、μ＝1時(shí)為PD控制器。分?jǐn)?shù)階PID控制器多了兩個(gè)可調(diào)參數(shù)λ和μ，通過合理地選擇參數(shù)就能夠提高系統(tǒng)的控制效果。

參閱圖5，設(shè)系統(tǒng)理想的閉環(huán)參考模型為：λ、μ、kp、ki，kd通過如下方式確定：

S110：根據(jù)系統(tǒng)的控制性能要求選取理想閉環(huán)參考模型的截止頻率ωc和階次α；系統(tǒng)的控制性能要求為時(shí)域指標(biāo)，時(shí)域指標(biāo)可以是超調(diào)量、調(diào)節(jié)時(shí)間或峰值時(shí)間；該理想閉環(huán)參考模型H(s)使得系統(tǒng)具有對增益變化不敏感的期望特性，當(dāng)增益變化時(shí)只是引起截止頻率ωc的變化，系統(tǒng)對增益變化具有強(qiáng)魯棒性，系統(tǒng)的超調(diào)大小只與α有關(guān)，而與增益無關(guān)。

S120：由H(s)及G_C(S)，計(jì)算控制對象模型

其中λ、μ取小數(shù)。若λ＝α，則有

S130：獲取未知實(shí)際被控對象Gp(s)的頻域響應(yīng)數(shù)據(jù)，假設(shè)與Gp(s)在ω＝0和ω＝ωx處的頻率響應(yīng)相同，則ωx可以選取為原系統(tǒng)的Gp(s)相位裕量的穿越頻率|Gp(jωx)|＝1，先選取λ＝α，在ω＝0處有意義(此時(shí)，對象能夠保持良好的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)，與一般實(shí)際系統(tǒng)的情況是一致的)，有然后根據(jù)有k_p、k_d在ω＝ω_x處與μ的函數(shù)關(guān)系為：

其中，

S140：通過尋優(yōu)辨識出未知對象的理想形式中的參數(shù)，使在截止頻率范圍內(nèi)最大限度地接近實(shí)際對象Gp(s)的頻域響應(yīng)指標(biāo)；建立頻域響應(yīng)誤差指標(biāo)并在0＜μ＜2范圍內(nèi)對誤差指標(biāo)優(yōu)化最終得到分?jǐn)?shù)階控制器的參數(shù)。

本發(fā)明根據(jù)系統(tǒng)的時(shí)域響應(yīng)指標(biāo)初步確定ωc、α、λ的值，通過逼近實(shí)際對象模型和理想對象模型的頻率響應(yīng)特性曲線，尋優(yōu)得到分?jǐn)?shù)階PID的微分項(xiàng)階次，計(jì)算得到kd，ki，kp的值，可以得到逼近理想?yún)⒖寄Ｐ偷姆謹(jǐn)?shù)階PID控制器。

電流調(diào)節(jié)器用于計(jì)算q軸電壓給定值和d軸電壓給定值電流調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)如圖6所示，第二比較器與第三比較器輸出的偏差信號分別送入d軸PI調(diào)節(jié)器與q軸PI調(diào)節(jié)器，d軸PI調(diào)節(jié)器的輸出電壓為U_d，q軸PI調(diào)節(jié)器的輸出電壓為U_q，U_d、U_q、V_o送入電壓極限環(huán)，得到和同時(shí)，通過第四比較器對U_q與進(jìn)行比較，得到偏差△U_q，△U_q經(jīng)比例模塊1/Kqp被送入q軸PI調(diào)節(jié)器中的積分模塊，這樣對△U_q進(jìn)行PI調(diào)節(jié)，使得通過第五比較模塊對U_d與進(jìn)行比較，得到偏差△U_d，△U_d經(jīng)比例模塊1/Kdp被送入d軸PI調(diào)節(jié)器中的積分模塊,這樣對△U_d進(jìn)行PI調(diào)節(jié)，使得

為了保證電機(jī)平穩(wěn)運(yùn)行，避免電機(jī)出現(xiàn)過調(diào)制模式，需要電壓極限環(huán)限制電機(jī)電壓U_dq小于母線電壓。即U_d、U_q需滿足下式條件。

若所述條件不成立，dq軸電壓ud、uq需根據(jù)母線電壓幅值Vo，進(jìn)行等比例限幅，如式(11)所示：

Park逆變換模塊用于將和轉(zhuǎn)換為α軸電壓Uα、β軸電壓U_β，并發(fā)送至脈寬調(diào)制模塊；脈寬調(diào)制模塊為空間矢量脈寬調(diào)制，用于根據(jù)αβ軸電壓、母線電壓計(jì)算得到電壓脈沖，并發(fā)送至逆變器。

這樣通過控制d軸電流與q軸電流來控制逆變器輸出功率，根據(jù)電機(jī)實(shí)際所需的定子電流幅值，通過與q軸電流做矢量差，得到實(shí)際所需的q軸電流，簡化了q軸電流的控制結(jié)構(gòu)，在實(shí)現(xiàn)網(wǎng)側(cè)高功率因數(shù)的前提下，增強(qiáng)系統(tǒng)的魯棒性；根據(jù)母線電壓幅值，限制電機(jī)實(shí)際定子電壓大小，避免電機(jī)進(jìn)入過調(diào)制運(yùn)行，增強(qiáng)了系統(tǒng)的可靠性；通過電壓誤差調(diào)節(jié)，將得到的電流誤差值反饋至電流環(huán)積分環(huán)節(jié)，有效增加了電流環(huán)調(diào)節(jié)的快速性。

將本發(fā)明的雙閉環(huán)+分?jǐn)?shù)階PID+電流限幅環(huán)的控制系統(tǒng)與傳統(tǒng)的單比環(huán)速度調(diào)節(jié)系統(tǒng)進(jìn)行對比，圖7為控制結(jié)果的對比圖，圖中曲線a為給定的階躍信號，曲線b為本發(fā)明驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的速度響應(yīng)曲線，曲線C為傳統(tǒng)單閉環(huán)系統(tǒng)的響應(yīng)曲線。通過對比可以看出，本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)轉(zhuǎn)速響應(yīng)平滑、快速，沒有超調(diào)、振蕩的現(xiàn)象，大大改善了系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)效果。

本說明書中的各個(gè)實(shí)施例均采用遞進(jìn)的方式描述，每個(gè)實(shí)施例重點(diǎn)說明的都是與其他實(shí)施例的不同之處，各個(gè)實(shí)施例之間相同相似的部分互相參見即可。對于本申請的方法實(shí)施例而言，由于其與裝置實(shí)施例基本相似，所以描述的比較簡單，相關(guān)之處參見裝置實(shí)施例的部分說明即可。

在以上的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明。但是以上描述僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，本發(fā)明能夠以很多不同于在此描述的其它方式來實(shí)施，因此本發(fā)明不受上面公開的具體實(shí)施的限制。同時(shí)任何熟悉本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍情況下，都可利用上述揭示的方法和技術(shù)內(nèi)容對本發(fā)明技術(shù)方案做出許多可能的變動(dòng)和修飾，或修改為等同變化的等效實(shí)施例。凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施例所做的任何簡單修改、等同變化及修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案保護(hù)的范圍內(nèi)。