【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电动汽车充电集成拓扑，尤其涉及一种基于多矢量空间解耦的电动汽车双电池充电控制方法。
技术介绍
1、受限于车载电池容量，电动汽车存在续航不足的问题。充电桩是一种解决方案，但是其占地空间大、建设成本高、便携性较差；车载充电器不依赖外部装置，充电便捷，但增加了汽车的重量，挤占车内有限空间，不利于电动汽车的续航；集成充电器将电机及驱动器复用为整流器，节省体积和重量，因此集成充电器方案逐渐受到关注。目前对于开绕组电机双电池驱动的电动汽车集成充电系统，当两电池充电功率不一致时存在电机绕组产生电磁转矩的问题，并未得到较好的研究和解决。
技术实现思路
1、专利技术目的：本专利技术提供一种基于多矢量空间解耦的电动汽车双电池充电控制方法，在不额外增加器件的前提下，克服双电池不平衡充电过程中电机产生电磁转矩的问题。
2、技术方案：本专利技术所述的一种基于多矢量空间解耦的电动汽车双电池充电控制方法，包括如下步骤：
3、步骤1、闭合充电开关k，三相电网连接开绕组永磁电机三相绕组的中点，系统切换到充电模式，分别采样开绕组永磁电机双端口处的电流信号i1、i2、i3、i4、i5、i6，双电池的充电电流idc1、idc2，三相电网相位角θg以及转子电角度θr；
4、步骤2、以开绕组永磁电机的转子初始位置θinit为参考值，结合转子电角度θr，通过位置环p以及转速环pi得到参考电流iq1_ref，id1_ref取0；
5、步骤3、结合两电池充电电流的参考值
6、步骤4、将开绕组永磁电机双端口电流i1、i2、i3、i4、i5、i6结合电机转子位置角θr和电网相位角θg进行解析计算得到反馈电流id1、iq1、id2、iq2、iα3，并根据步骤2和3获得的参考电流，分别通过pi调节器得到指令电压ud1、uq1、ud2、uq2、uα3；
7、步骤5、将五个指令电压ud1、uq1、ud2、uq2、uα3与电机转子位置θr和电网相位角θg相综合，按照多空间矢量解调方法得到六路开关信号，用以驱动双三相桥变换器；
8、步骤6、重复步骤1至步骤5，实现充电模式下的网侧单位功率因数和双电池的充电控制，并抑制复用电机绕组的开绕组永磁电机的转矩脉动。
9、进一步的，步骤4中，反馈电流id1、iq1、id2、iq2、iα3的数学解析方法是将电流矩阵i＝[i1 i2 i3 i4 i5 i6]t左乘变换矩阵tdq后取前五个元素，对应的tdq表达式为tdq＝tparktαβ，其中tαβ表达式为：
10、
11、tpark表达式为：
12、
13、进一步的，步骤5中，将五个指令电压ud1、uq1、ud2、uq2、uα3与电机转子位置θr和电网相位角θg相综合，按照多空间矢量解调方法得到六路开关信号具体包括如下步骤：
14、步骤51、建立多矢量空间并诠释物理含义；
15、步骤52、选取合适的基本电压矢量，使各空间矢量相互投射为零，以实现解耦控制；
16、步骤53、根据选择的矢量在各空间划分扇区，并计算各扇区下矢量的作用时间，以及所需全1零矢量的作用时间；
17、步骤54、根据所选矢量的作用时间以及对应的开关状态，生成实际脉宽调制波形。
18、进一步的，步骤51中，多矢量空间的建立过程为：每相桥臂的开关状态变量sn(n＝1,2,…,6)，上管开通时取1，下管开通时取0，则所有开关状态均可表示为(s1s2s3s4s5s6)2的二进制数，并对应电压矢量v＝vdc[s1 s2 s3 s4 s5 s6]t，其中vdc为直流侧电池电压；
19、电压矢量矩阵v＝vdc[s1 s2 s3 s4 s5 s6]t左乘tαβ后取前五行得到dq1、dq2、dq3空间下的电压矢量v1、v2、v3，将其写为矢量形式，表达式如下：
20、
21、据此可建立多矢量空间。
22、进一步的，步骤51中，多矢量空间物理含义的诠释为：
23、dq1空间矢量即为实际磁场矢量，和转矩相关；
24、dq2空间作如下诠释，每段绕组上电网作用的电压左乘tαβ得到电网电压在多空间的投射，如下：
25、
26、由此可得，电网电压仅在dq2空间投射为旋转矢量，控制dq2空间电流矢量同步旋转即可控制充电功率，即dq2空间和充电功率相关；
27、dq3空间作如下诠释，显然与三相绕组零序电流有关，而零序电流可通过两边逆变器上管导通与双电池之间的能量流动建立联系，即iα3与双电池的功率差成一定比例关系；此外，上管导通方式会影响该比例，需要插入一定的全1零矢量将该比例补偿为常数，即dq3空间与功率差相关。
28、进一步的，步骤52中，选取合适的基本电压矢量，使各空间矢量相互投射为零，选取dq1空间中的110001、111000、011100、001110、000111、100011，dq2空间中100100、110110、010010、011011、001001、101101，dq3空间中的101010、010101、000000；dq2和dq3空间所选矢量在其他空间均投射为零矢量，dq1空间所选矢量在dq3空间投射为三倍频的短矢量；由于电机不转，dq1空间中的参考矢量几乎为零，因此dq1空间矢量在dq3空间投射的三倍频矢量可忽略，由此实现三个空间的解耦。
29、进一步的，步骤53中，扇区划分过程为：dq1和dq2空间均以α轴为起点，以60°为区间，平均划分为六个扇区，并按逆时针方向依次编号扇区1～扇区6；ud1、uq1与θr经过反park变换变换到dq1空间αβ坐标系得到uα1、uβ1，根据所成角度判断转矩指令电压的扇区n1；同理，ud2、uq2与θg经过反park变换变换到dq2空间αβ坐标系中得到uα2、uβ2，根据所成角度判断悬浮指令电压的扇区n2；dq3空间是一维空间，按照uα3的正负划为两个扇区即可。
30、进一步的，步骤53中，计算每个扇区所选取矢量作用时间包括：dq1空间和dq2空间按照一般svpwm算法计算各自不同扇区下所选基本矢量的作用时间；dq3空间采用单极性矢量合成方法来计算基本矢量的作用时间；总作用时间为tm，开关周期为ts，当tm≤ts时不做处理；当tm>ts时进行过调制处理，考虑到充电过程电机不转且输入输出电压固定，不会出现过调制的情况。
31、进一步的，步骤53中，每个开关周期全1零矢量的作用时间为ats-1/3*t21-2/3*t22，t21为dq2空间合成参考矢量时所选的两个基本电压矢量中有两个上管开的矢量的作用时间，t22本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于多矢量空间解耦的电动汽车双电池充电控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.如权利要求1所述的基于多矢量空间解耦的电动汽车双电池充电控制方法，其特征在于，步骤4中，反馈电流id1、iq1、id2、iq2、iα3的数学解析方法是将电流矩阵I＝[i1 i2i3 i4i5 i6]T左乘变换矩阵Tdq后取前五个元素，对应的Tdq表达式为Tdq＝TparkTαβ，其中Tαβ表达式为：
3.如权利要求1所述的基于多矢量空间解耦的电动汽车双电池充电控制方法，其特征在于，步骤5中，将五个指令电压ud1、uq1、ud2、uq2、uα3与电机转子位置θr和电网相位角θg相综合，按照多空间矢量解调方法得到六路开关信号具体包括如下步骤：
4.如权利要求3所述的基于多矢量空间解耦的电动汽车双电池充电控制方法，其特征在于，步骤51中，多矢量空间的建立过程为：每相桥臂的开关状态变量sn(n＝1,2,…,6)，上管开通时取1，下管开通时取0，则所有开关状态表示为(s1s2s3s4s5s6)2的二进制数，并对应电压矢量v＝Vdc[s1 s2 s3 s4 s5 s6]
5.如权利要求3所述的基于多矢量空间解耦的电动汽车双电池充电控制方法，其特征在于，步骤51中，多矢量空间物理含义的诠释为：
6.如权利要求3所述的基于多矢量空间解耦的电动汽车双电池充电控制方法，其特征在于，步骤52中，选取合适的基本电压矢量，使各空间矢量相互投射为零，选取dq1空间中的110001、111000、011100、001110、000111、100011，dq2空间中100100、110110、010010、011011、001001、101101，dq3空间中的101010、010101、000000；dq2和dq3空间所选矢量在其他空间均投射为零矢量，dq1空间所选矢量在dq3空间投射为三倍频的短矢量；由于电机不转，dq1空间中的参考矢量几乎为零，因此dq1空间矢量在dq3空间投射的三倍频矢量可忽略，由此实现三个空间的解耦。
7.如权利要求3所述的基于多矢量空间解耦的电动汽车双电池充电控制方法，其特征在于，步骤53中，扇区划分过程为：dq1和dq2空间均以α轴为起点，以60°为区间，平均划分为六个扇区，并按逆时针方向依次编号扇区1～扇区6；ud1、uq1与θr经过反Park变换变换到dq1空间αβ坐标系得到uα1、uβ1，根据所成角度判断转矩指令电压的扇区N1；同理，ud2、uq2与θg经过反Park变换变换到dq2空间αβ坐标系中得到uα2、uβ2，根据所成角度判断悬浮指令电压的扇区N2；dq3空间是一维空间，按照uα3的正负划为两个扇区。
8.如权利要求3所述的基于多矢量空间解耦的电动汽车双电池充电控制方法，其特征在于，步骤53中，计算每个扇区所选取矢量作用时间包括：dq1空间和dq2空间按照SVPWM算法计算各自不同扇区下所选基本矢量的作用时间；dq3空间采用单极性矢量合成方法来计算基本矢量的作用时间；总作用时间为tm，开关周期为Ts，当tm≤Ts时不做处理；当tm>Ts时进行过调制处理，考虑到充电过程电机不转且输入输出电压固定，不会出现过调制的情况。
9.如权利要求3所述的基于多矢量空间解耦的电动汽车双电池充电控制方法，其特征在于，步骤53中，每个开关周期全1零矢量的作用时间为aTs-1/3*t21-2/3*t22，t21为dq2空间合成参考矢量时所选的两个基本电压矢量中有两个上管开的矢量的作用时间，t22为另一个有四个上管开的矢量的作用时间；此时各相上管开通时间最小值为aTs-1/3*t21-2/3*t22，最大值为aTs+2/3*t21+1/3*t22，而开通时间范围[0,Ts]，由此计算得到a的取值范围[Vg/Vdc,1-Vg/Vdc]，其中Vg为电网电压最大值，Vdc为直流侧电池电压，即双电池电流差与iα3的关系补偿为线性，表达式为：iα3＝(idc2-idc1)/6/a。
10.如权利要求3所述的基于多矢量空间解耦的电动汽车双电池充电控制方法，其特征在于，步骤54中，实际脉宽调制波形的生成过程为：在一个开关周期内，将每个矢量作用在每相绕组上的时间进行求和，得到每相的占空比，按照所得占空比直接与载波调制出PWM波形；最终每相电压的伏秒积不变，视为等价。
...【技术特征摘要】
1.一种基于多矢量空间解耦的电动汽车双电池充电控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.如权利要求1所述的基于多矢量空间解耦的电动汽车双电池充电控制方法，其特征在于，步骤4中，反馈电流id1、iq1、id2、iq2、iα3的数学解析方法是将电流矩阵i＝[i1 i2i3 i4i5 i6]t左乘变换矩阵tdq后取前五个元素，对应的tdq表达式为tdq＝tparktαβ，其中tαβ表达式为：
3.如权利要求1所述的基于多矢量空间解耦的电动汽车双电池充电控制方法，其特征在于，步骤5中，将五个指令电压ud1、uq1、ud2、uq2、uα3与电机转子位置θr和电网相位角θg相综合，按照多空间矢量解调方法得到六路开关信号具体包括如下步骤：
4.如权利要求3所述的基于多矢量空间解耦的电动汽车双电池充电控制方法，其特征在于，步骤51中，多矢量空间的建立过程为：每相桥臂的开关状态变量sn(n＝1,2,…,6)，上管开通时取1，下管开通时取0，则所有开关状态表示为(s1s2s3s4s5s6)2的二进制数，并对应电压矢量v＝vdc[s1 s2 s3 s4 s5 s6]t，其中vdc为直流侧电池电压；
5.如权利要求3所述的基于多矢量空间解耦的电动汽车双电池充电控制方法，其特征在于，步骤51中，多矢量空间物理含义的诠释为：
6.如权利要求3所述的基于多矢量空间解耦的电动汽车双电池充电控制方法，其特征在于，步骤52中，选取合适的基本电压矢量，使各空间矢量相互投射为零，选取dq1空间中的110001、111000、011100、001110、000111、100011，dq2空间中100100、110110、010010、011011、001001、101101，dq3空间中的101010、010101、000000；dq2和dq3空间所选矢量在其他空间均投射为零矢量，dq1空间所选矢量在dq3空间投射为三倍频的短矢量；由于电机不转，dq1空间中的参考矢量几乎为零，因此dq1空间矢量在dq3空间投射的三倍频矢量可忽略，由此实现三个空间的解耦。
7.如权利要求3所述的基于多矢量空间解耦的电动汽车双...
【专利技术属性】
技术研发人员：李高峰，魏佳丹，王晓琳，王佳伟，周波，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：
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