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储能系统技术 储能系统 ★ 4.0

不确定扰动下车辆PMSM电推进系统的自适应混合主动抗扰速度控制

Adaptive Hybrid Active Disturbance Rejection Speed Control for Vehicle PMSM Electric Propulsion System Under Uncertain Disturbances

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中文摘要

表贴式永磁同步电机(PMSM)在电动汽车推进系统中被广泛用于直接驱动,以提供必要的动力。由于运行工况复杂且存在强耦合,对电机驱动的动态响应和抑制干扰的能力提出了更高要求。为提高推进系统的性能,本文提出了一种自适应混合有源干扰抑制速度控制策略,以同时抑制不确定的非周期性和周期性干扰。该控制策略由两部分组成:加权混合有源干扰抑制控制(HADRC)和反馈自适应谐振控制(FARC)。HADRC用于抑制非周期性干扰,兼具快速响应能力和较强的稳态性能。FARC能够对周期性干扰进行快速识别,具有较强的鲁棒性,同时对测量噪声也表现出较强的抗干扰能力。此外,对受控系统的闭环稳定性进行了分析,并进行了参数整定。通过在永磁同步电机试验平台上进行实验,验证了所提出控制方法的有效性。

English Abstract

Surface-mounted permanent magnet synchronous motor (PMSM) is widely used for direct drive to provide the necessary power in the propulsion system of electric vehicles. Due to the complexity of operating conditions and strong coupling, higher demands are placed on the dynamic response of the motor drive and the ability to suppress disturbances. To enhance the performance of the propulsion system, this paper proposes an adaptive hybrid active disturbance rejection speed control strategy to simultaneously suppress uncertain non-periodic and periodic disturbances. The control strategy consists of two parts: a weighted hybrid active disturbance rejection control (HADRC) and a feedback adaptive resonant control (FARC). The HADRC is used to suppress non-periodic disturbances, offering both fast response capability and strong steady-state performance. FARC provides rapid identification and strong robustness against periodic disturbances, while also exhibiting strong anti-interference ability for measurement noise. Furthermore, the closed-loop stability of the controlled system is analyzed, and parameter tuning is performed. The effectiveness of the proposed control method is validated through experiments on a PMSM test platform.
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SunView 深度解读

从阳光电源的业务视角来看,该论文提出的自适应混合自抗扰速度控制策略具有显著的技术借鉴价值。虽然研究聚焦于电动汽车永磁同步电机驱动系统,但其核心技术思路与我司在光伏逆变器、储能变流器及新能源汽车充电桩等产品中面临的控制挑战高度契合。

该技术的核心价值在于同时应对周期性和非周期性扰动的能力。在光伏逆变器应用场景中,电网电压波动、谐波干扰属于周期性扰动,而云层遮挡导致的功率突变、负载跳变则属于非周期性扰动。论文提出的加权混合自抗扰控制(HADRC)与反馈自适应谐振控制(FARC)的组合策略,可有效提升我司逆变器在复杂电网环境下的动态响应速度和稳态精度,这对于提高系统效率、满足严格的并网标准具有重要意义。

在储能系统领域,该技术对PCS(储能变流器)的性能优化同样适用。储能系统需要频繁进行充放电切换,面临电池侧阻抗变化和电网侧功率波动的双重挑战。自抗扰控制的强鲁棒性能够增强系统对参数不确定性的适应能力,减少对精确建模的依赖,降低调试复杂度。

从技术成熟度评估,自抗扰控制理论已较为成熟,但其与自适应谐振控制的混合应用仍处于工程化验证阶段。主要挑战在于参数整定的复杂性和计算资源需求,这要求我司在DSP/FPGA平台上进行算法优化。建议组织专项技术攻关,将该控制策略纳入下一代高性能控制器平台的研发路线图,特别是在高端工商业储能和电动汽车快充领域优先试点应用。