電動(dòng)汽車永磁同步電機(jī)電流分段優(yōu)化控制策略研究.pdf

1、電動(dòng)汽車用永磁同步電機(jī)須滿足調(diào)速范圍寬、轉(zhuǎn)矩輸出能力強(qiáng)、可靠性好、運(yùn)行效率高等要求。對(duì)于已設(shè)計(jì)好的特定電機(jī)來(lái)說(shuō)，高效的驅(qū)動(dòng)控制是提高電機(jī)及系統(tǒng)運(yùn)行性能的關(guān)鍵。永磁同步電機(jī)可看作一個(gè)多變量、非線性、強(qiáng)耦合的復(fù)雜系統(tǒng)，根據(jù)運(yùn)行環(huán)境參數(shù)經(jīng)常發(fā)生改變，對(duì)振動(dòng)及外部干擾較為敏感;驅(qū)動(dòng)控制器也是一個(gè)強(qiáng)弱電結(jié)合的復(fù)雜系統(tǒng)，不僅有大電壓、大電流的開(kāi)關(guān)功率器件，也包含小信號(hào)輸入的處理器及對(duì)電磁輻射敏感的集成芯片，并且在汽車等復(fù)雜的環(huán)境中對(duì)密封、防水、防油

2、污及抗震都有較高的要求。近年來(lái)大范圍嚴(yán)重污染及能源短缺等問(wèn)題的出現(xiàn)，迫使人們都在新能源汽車方面尋找突破口，因此對(duì)于永磁同步電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)的研究十分必要。
　　對(duì)于內(nèi)置式永磁轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的電機(jī)來(lái)說(shuō)，最大轉(zhuǎn)矩電流比控制可以有效地利用電機(jī)電感的不對(duì)稱性所產(chǎn)生的磁阻轉(zhuǎn)矩來(lái)提高電機(jī)的轉(zhuǎn)矩輸出能力。本文闡述了最大轉(zhuǎn)矩電流比控制的核心思想以及實(shí)現(xiàn)方法，進(jìn)而針對(duì)該方法在實(shí)際使用過(guò)程中容易出現(xiàn)的問(wèn)題加以分析，并提出了相應(yīng)的改進(jìn)措施。首先，最大轉(zhuǎn)矩

3、電流比算法是基于電流的高階、耦合方程，在應(yīng)用時(shí)通常只能采取近似測(cè)得幾個(gè)特定點(diǎn)的方法近似逼近理想方程;對(duì)于采用傳統(tǒng)的線性調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)的控制系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，如果控制量不能準(zhǔn)確解耦，則無(wú)法有效地單獨(dú)控制，從而影響控制效果;最大轉(zhuǎn)矩電流比軌跡是理想化的軌跡，是在不考慮任何干擾因素的條件下根據(jù)電機(jī)本體的設(shè)計(jì)而形成的曲線，實(shí)際運(yùn)行時(shí)常常會(huì)由于各種干擾導(dǎo)致軌跡不準(zhǔn)確，因此難以保證電機(jī)高效率的運(yùn)行品質(zhì)，造成浪費(fèi)。本文提出了一種準(zhǔn)線性解耦的方法，利用一個(gè)中間變量

4、將電機(jī)電流部分解耦，對(duì)于改善調(diào)節(jié)器性能有很大幫助;在分析傳統(tǒng)算法抗干擾能力的基礎(chǔ)上提出了一種基于最小值尋找的動(dòng)態(tài)實(shí)現(xiàn)方法，將干擾視為整體，實(shí)時(shí)尋找轉(zhuǎn)矩比電流最小的點(diǎn)，有利于改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能;將調(diào)節(jié)器進(jìn)行了簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)，提高電流的調(diào)節(jié)品質(zhì)。
　　電動(dòng)汽車用電機(jī)常常被要求能夠長(zhǎng)時(shí)間高速行駛，這就要求電機(jī)能在較寬的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)穩(wěn)定運(yùn)行。弱磁控制是提高永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)速的有效方法，采用控制可以保證電機(jī)在具有一定帶負(fù)載能力的基礎(chǔ)上使電機(jī)轉(zhuǎn)速逐漸升

5、高。本文在傳統(tǒng)弱磁區(qū)的電流軌跡控制方法的基礎(chǔ)上，提出了將最大轉(zhuǎn)矩電流比控制擴(kuò)展至部分弱磁區(qū)的算法，可以提高電機(jī)在弱磁區(qū)的功率密度;針對(duì)高速區(qū)經(jīng)常出現(xiàn)的調(diào)節(jié)器飽和問(wèn)題，加入了電壓指令調(diào)節(jié)算法來(lái)實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)電壓指令避免超過(guò)矢量范圍時(shí)處理器無(wú)法識(shí)別而導(dǎo)致的錯(cuò)誤;在深度弱磁區(qū)加入了過(guò)調(diào)制算法來(lái)最大限度地利用直流電壓，進(jìn)一步提高電機(jī)轉(zhuǎn)速;另外，文中還分析了電機(jī)飽和失控時(shí)電流軌跡的如何移動(dòng)的問(wèn)題，闡述了導(dǎo)致調(diào)節(jié)器飽和的原因并給出了相應(yīng)的解決辦法。

6、>　　本文針對(duì)永磁同步電機(jī)在全速范圍內(nèi)的電流控制策略進(jìn)行了仿真研究，搭建了相關(guān)仿真模型，結(jié)果正確的前提下又搭建了系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，并進(jìn)行了臺(tái)架實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。結(jié)果表明所提出算法對(duì)于電機(jī)電流的控制效果可以達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，能夠在負(fù)載持續(xù)變化時(shí)始終控制電機(jī)電流在最優(yōu)軌跡運(yùn)行，具有較好的穩(wěn)態(tài)特性和動(dòng)態(tài)跟蹤性能，保證電壓利用率最大的同時(shí)，可以有效地減少調(diào)節(jié)器飽和導(dǎo)致的失控現(xiàn)象，確保電機(jī)在整個(gè)轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)高效、穩(wěn)定運(yùn)行。所提出的方法可移植性強(qiáng)，且又經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，