直驅(qū)式電動汽車用新型橫向磁通永磁電機(jī)控制應(yīng)用研究.pdf

1、傳統(tǒng)汽車日益嚴(yán)重的燃油消耗和尾氣排放不斷加劇著能源危機(jī)和環(huán)境污染,也間接促進(jìn)了電動汽車的快速發(fā)展。橫向磁通永磁電機(jī)(Transverse Flux Permanent Magnet Motor,TFPMM)具有低速性能好、轉(zhuǎn)矩密度高的突出特點,是電動汽車直驅(qū)式輪轂電機(jī)的優(yōu)選實施方案之一。為此,本文以課題組研制的擬應(yīng)用于直驅(qū)式電動汽車的一種新型TFPMM為控制對象,針對不同層面的應(yīng)用需求,探討有效的驅(qū)動控制方案,以為實際應(yīng)用提供有重要指導(dǎo)

2、價值的理論依據(jù)和技術(shù)支撐。
　　首先,簡要介紹新型TFPMM的基本結(jié)構(gòu)、運行原理和電磁參數(shù)。在此基礎(chǔ)上,分別建立永磁同步和無刷直流兩種驅(qū)動模式下的數(shù)學(xué)分析模型,為后續(xù)驅(qū)動控制方案的研究奠定基礎(chǔ)。
　　接下來,從系統(tǒng)的開環(huán)控制入手,結(jié)合實際應(yīng)用需要,對新型TFPMM的永磁同步和無刷直流兩種驅(qū)動模式進(jìn)行綜合對比研究。結(jié)果表明,無刷直流驅(qū)動模式更適合于新型TFPMM,但需要采用提前換相方式削弱電樞反應(yīng)影響、改善換相過程,使電機(jī)運行

3、性能進(jìn)一步提高。采用后輪雙驅(qū)形式的現(xiàn)場裝車試驗證實了該結(jié)論的正確性和應(yīng)用的可行性。
　　更進(jìn)一步地,針對120°導(dǎo)通方式的開環(huán)無刷直流驅(qū)動模式,以最大轉(zhuǎn)矩電流比為控制目標(biāo),提出了基于提前換相的有位置傳感器控制新方案。根據(jù)直流母線電流和電機(jī)轉(zhuǎn)速在線計算確定提前換相角,實現(xiàn)了變負(fù)載運行的自補(bǔ)償提前換相控制,獲得了滿意的效果,電機(jī)運行效率和過載能力顯著提升。此外,鑒于電動汽車高可靠性對無位置傳感器控制技術(shù)的實際需要,深入分析了相電壓檢測

4、法在新型TFPMM中產(chǎn)生附加誤差的機(jī)理,由此提出改進(jìn)的補(bǔ)償方案,并由仿真結(jié)果和實驗結(jié)果證實該方案的有效性和實用性。
　　新型TFPMM開環(huán)運行時,不可避免存在轉(zhuǎn)矩脈動,但可以通過直接轉(zhuǎn)矩控制加以改善。兼顧高轉(zhuǎn)矩電流比和低轉(zhuǎn)矩脈動,本文提出了基于提前換相的有位置傳感器直接轉(zhuǎn)矩控制新方案。根據(jù)轉(zhuǎn)子位置和轉(zhuǎn)矩滯環(huán)比較器選擇電壓矢量,規(guī)避了傳統(tǒng)直接轉(zhuǎn)矩控制中的定子磁鏈給定困難和起動困難。仿真結(jié)果和實驗結(jié)果證實,該方案尤其適合于動態(tài)品質(zhì)要求

5、較高的新型TFPMM驅(qū)動應(yīng)用場合。
　　無位置傳感器控制技術(shù)仍是電動汽車的高可靠性應(yīng)用需求。在傳統(tǒng)直接轉(zhuǎn)矩控制基礎(chǔ)上,針對定子磁鏈給定難問題,本文提出了無位置傳感器磁鏈自適應(yīng)直接轉(zhuǎn)矩控制新方案,僅利用定子磁鏈位置和轉(zhuǎn)矩滯環(huán)比較器決定電壓矢量,配合換相補(bǔ)償以修正定、轉(zhuǎn)子磁鏈夾角與最佳提前換相角之間的偏差。系統(tǒng)仿真和實驗研究結(jié)果表明,該方案不僅有效規(guī)避了定子磁鏈給定難問題,還能兼顧高轉(zhuǎn)矩電流比和低轉(zhuǎn)矩脈動,有效提升了電機(jī)的運行效率和負(fù)