電動汽車永磁同步電機電流分段優(yōu)化控制策略研究.pdf

1、電動汽車用永磁同步電機須滿足調(diào)速范圍寬、轉(zhuǎn)矩輸出能力強、可靠性好、運行效率高等要求。對于已設計好的特定電機來說，高效的驅(qū)動控制是提高電機及系統(tǒng)運行性能的關(guān)鍵。永磁同步電機可看作一個多變量、非線性、強耦合的復雜系統(tǒng)，根據(jù)運行環(huán)境參數(shù)經(jīng)常發(fā)生改變，對振動及外部干擾較為敏感;驅(qū)動控制器也是一個強弱電結(jié)合的復雜系統(tǒng)，不僅有大電壓、大電流的開關(guān)功率器件，也包含小信號輸入的處理器及對電磁輻射敏感的集成芯片，并且在汽車等復雜的環(huán)境中對密封、防水、防油

2、污及抗震都有較高的要求。近年來大范圍嚴重污染及能源短缺等問題的出現(xiàn)，迫使人們都在新能源汽車方面尋找突破口，因此對于永磁同步電機及其驅(qū)動控制系統(tǒng)的研究十分必要。
　　對于內(nèi)置式永磁轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的電機來說，最大轉(zhuǎn)矩電流比控制可以有效地利用電機電感的不對稱性所產(chǎn)生的磁阻轉(zhuǎn)矩來提高電機的轉(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現(xiàn)方法，進而針對該方法在實際使用過程中容易出現(xiàn)的問題加以分析，并提出了相應的改進措施。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，在應用時通常只能采取近似測得幾個特定點的方法近似逼近理想方程;對于采用傳統(tǒng)的線性調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)的控制系統(tǒng)來說，如果控制量不能準確解耦，則無法有效地單獨控制，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)電機本體的設計而形成的曲線，實際運行時常常會由于各種干擾導致軌跡不準確，因此難以保證電機高效率的運行品質(zhì)，造成浪費。本文提出了一種準線性解耦的方法，利用一個中間變量

4、將電機電流部分解耦，對于改善調(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態(tài)實現(xiàn)方法，將干擾視為整體，實時尋找轉(zhuǎn)矩比電流最小的點，有利于改善系統(tǒng)的動態(tài)性能;將調(diào)節(jié)器進行了簡化設計，提高電流的調(diào)節(jié)品質(zhì)。
　　電動汽車用電機常常被要求能夠長時間高速行駛，這就要求電機能在較寬的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)穩(wěn)定運行。弱磁控制是提高永磁同步電機轉(zhuǎn)速的有效方法，采用控制可以保證電機在具有一定帶負載能力的基礎(chǔ)上使電機轉(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)矩電流比控制擴展至部分弱磁區(qū)的算法，可以提高電機在弱磁區(qū)的功率密度;針對高速區(qū)經(jīng)常出現(xiàn)的調(diào)節(jié)器飽和問題，加入了電壓指令調(diào)節(jié)算法來實時調(diào)節(jié)電壓指令避免超過矢量范圍時處理器無法識別而導致的錯誤;在深度弱磁區(qū)加入了過調(diào)制算法來最大限度地利用直流電壓，進一步提高電機轉(zhuǎn)速;另外，文中還分析了電機飽和失控時電流軌跡的如何移動的問題，闡述了導致調(diào)節(jié)器飽和的原因并給出了相應的解決辦法。

6、>　　本文針對永磁同步電機在全速范圍內(nèi)的電流控制策略進行了仿真研究，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)實驗平臺，并進行了臺架實驗驗證。結(jié)果表明所提出算法對于電機電流的控制效果可以達到預期目標，能夠在負載持續(xù)變化時始終控制電機電流在最優(yōu)軌跡運行，具有較好的穩(wěn)態(tài)特性和動態(tài)跟蹤性能，保證電壓利用率最大的同時，可以有效地減少調(diào)節(jié)器飽和導致的失控現(xiàn)象，確保電機在整個轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)高效、穩(wěn)定運行。所提出的方法可移植性強，且又經(jīng)過實驗驗證，