本申请属于电机驱动控制，涉及nps永磁同步电机控制技术，具体地，提供一种驱动控制回路退饱和单元及其设计方法，以及应用该驱动控制回路退饱和单元的nps永磁同步电机控制系统。
背景技术：
1、随着电力驱动技术与新能源汽车技术的蓬勃发展，对车用电机的性能提升和控制系统研发都有了更高的要求，由于永磁同步电机具有功率密度大、效率高和结构简单等优点，目前已成为新能源汽车的主流电机。为满足电驱动系统的集成化、高效化并降低成本，一种永磁同步电机的中性点供电(neutral point supply，nps)拓扑结构被提出，这种结构将电机中性点引出并将直流电压源连接在电机中性线与逆变器负极之间，使得逆变器具有等效的boost升压功能，能够在不引入额外功率器件的基础上实现母线电压升压，可以有效减少控制系统体积及成本并降低损耗。
2、在对电机进行驱动控制的过程中，控制器积分饱和是一个不可忽略的问题：当控制器得到的理论控制量超过实际物理条件能够实现的控制量大小时，控制器只能执行在控制量上限，使系统丧失反馈调节能力。积分饱和会造成转矩响应出现大幅超调与振荡，严重时甚至会导致系统失稳。
3、然而，目前对永磁同步电机中性点供电结构的控制方法研究中，积分饱和问题尚未被考虑，同时，对于nps永磁同步电机的控制而言，除上述常规驱动控制的影响外，由于存在升压控制结构，使得母线电压不再恒定，驱动控制的最大可执行电压受到升压驱动结构及驱动控制带宽等因素的共同作用，使得对其进行退饱和处理的难度远远超过对现有的各类控制系统进行退饱和处理的难度。
技术实现思路
1、为解决上述现有技术中存在的问题，本申请提供一种驱动控制回路退饱和单元，设置于nps永磁同步电机控制系统的驱动控制回路中，所述nps永磁同步电机控制系统还包括升压控制回路及pwm信号生成单元；
2、所述驱动控制回路退饱和单元包括驱动电压生成器以及两个退饱和补偿器；
3、驱动电压生成器与驱动控制回路的解耦模块连接，在升压控制回路的升压系数αh的约束下动态地估算最大执行电压umax，以及根据目标执行电压u*与umax的比较结果输出q轴驱动电压uq与d轴驱动电压ud，其中，u*由q轴目标电压与d轴目标电压确定；
4、两个退饱和补偿器与所述驱动电压生成器反馈连接，分别基于uq与的比较结果和ud与的比较结果，对和进行退饱和带宽为ωs的退饱和补偿，其中，ωs受驱动控制回路的控制带宽ωc的约束。
5、进一步地，所述驱动电压生成器包括：
6、最大执行电压动态估算模块，在αh的约束下，基于nps永磁同步电机的直流母线实时电压udc、电压电源uin及0轴实时电流i0动态地估算umax；
7、目标执行电压计算模块，与驱动控制回路的q轴控制器和d轴控制器连接，基于其输出的和计算目标执行电压u*；
8、饱和缩放模块，与所述最大执行电压动态估算模块和目标执行电压计算模块连接，基于umax及u*确定uq与ud。
9、优选地，最大执行电压umax由下式确定：
10、
11、其中，rs为nps永磁同步电机的定子电阻，αmin为升压控制回路的升压系数的最小值。
12、优选地，αmin≥0.5。
13、优选地，q轴驱动电压uq由下式确定：
14、
15、优选地，d轴驱动电压ud由下式确定：
16、
17、优选地，所述退饱和补偿器的传输函数h(s)由下式确定：
18、
19、其中，s为拉氏变换的自变量，τ1、τ2为退饱和补偿器的时间常数。
20、优选地，所述ωs受驱动控制回路的控制带宽ωc的约束，具体为ωs满足以下约束条件：
21、
22、优选地，所述ωs还受到升压控制回路的控制带宽ωboost的约束。
23、优选地，所述升压控制回路采用双pi级联闭环控制结构，所述ωs还受到升压控制回路的控制带宽ωboost的约束，具体为ωs满足以下约束条件：
24、
25、其中，αmax为升压控制的升压系数的最大值，ki1、ki2分别为所述双pi级联闭环控制结构的外环pi控制器和内环pi控制器的积分增益。
26、优选地，所述驱动控制回路包括以下的控制参数：
27、
28、其中，kq、kd分别为q轴控制器和d轴控制器的增益，tiq、tid分别为q轴、d轴的积分时间常数，lq、ld分别为nps永磁同步电机的电感的q轴、d轴分量，rs为nps永磁同步电机的定子电阻。
29、本申请还提供一种驱动控制回路退饱和单元的设计方法，用于设计前述的驱动控制回路退饱和单元，包括以下步骤：
30、步骤一，建立常规nps永磁同步电机的驱动-升压控制模型；
31、步骤二，确定升压控制回路的控制参数；
32、步骤三，确定升压控制回路的升压系数阈值αmin，并基于所述升压系数阈值αmin估算最大执行电压umax；
33、步骤四，基于内模整定确定驱动控制回路的控制参数及控制带宽ωc；
34、步骤五，确定饱和缩放模块的饱和缩放函数；
35、步骤六，基于所述控制带宽ωc确定驱动控制回路退饱和单元的退饱和带宽ωs、退饱和补偿器的传输函数h(s)。
36、本申请还提供一种nps永磁同步电机控制系统，包括驱动控制回路、升压控制回路及pwm信号生成单元，所述驱动控制回路包括q轴控制器、d轴控制器及解耦模块；
37、所述驱动控制回路中还设置有前述的驱动控制回路退饱和单元；
38、所述nps永磁同步电机控制系统应用所述驱动控制回路退饱和单元进行退饱和处理。
39、本申请的实施例提供的驱动控制回路退饱和单元，基于nps结构下母线电压升压控制与动态可调的特性，综合考虑驱动回路控制带宽与升压回路控制带宽对退饱和带宽选取时的影响，以动态地确定最大执行电压及退饱和补偿的带宽，能够有效地抑制nps结构下控制器饱和引起的母线电压和转矩超调、缓解母线电压振荡的幅度与不规则性，改善了系统性能并增强系统稳定性。
1.一种驱动控制回路退饱和单元，设置于nps永磁同步电机控制系统的驱动控制回路中，所述nps永磁同步电机控制系统还包括升压控制回路及pwm信号生成单元，其特征在于：
2.根据权利要求1所述的驱动控制回路退饱和单元，其特征在于，所述驱动电压生成器进一步包括：
3.根据权利要求2所述的驱动控制回路退饱和单元，其特征在于，最大执行电压umax由下式确定：
4.根据权利要求2所述的驱动控制回路退饱和单元，其特征在于：
5.根据权利要求2所述的驱动控制回路退饱和单元，其特征在于，
6.根据权利要求2所述的驱动控制回路退饱和单元，其特征在于，所述退饱和补偿器的传输函数h(s)由下式确定：
7.根据权利要求6所述的驱动控制回路退饱和单元，其特征在于，所述ωs受驱动控制回路的控制带宽ωc的约束，具体为ωs满足以下约束条件：
8.根据权利要求7所述的驱动控制回路退饱和单元，其特征在于：
9.根据权利要求8所述的驱动控制回路退饱和单元，其特征在于：
10.根据权利要求2所述的驱动控制回路退饱和单元，其特征在于，所述驱动控制回路包括以下的控制参数：
11.一种驱动控制回路退饱和单元的设计方法，用于设计权利要求1所述的驱动控制回路退饱和单元，其特征在于，包括以下步骤：
12.一种nps永磁同步电机控制系统，包括驱动控制回路、升压控制回路及pwm信号生成单元，所述驱动控制回路包括q轴控制器、d轴控制器及解耦模块，其特征在于：
