电动汽车用IPMSM系统弱磁控制研究

对电动汽车用内置式永磁同步电机(IPMSM)系统的弱磁调速控制策略进行详细分析,基于弱磁控制方法角度的不同,对弱磁控制方法进行分类并对方法进行阐述,分析控制算法的应用特点,并对高性能弱磁控制策略进行分析论证。     

改进的过调制策略在车用IPMSM宽调速范围控制中的应用

当前电动汽车逐渐得到推广,而车用电机控制系统对调速范围有着很高要求。针对车用内置式永磁同步电机的宽调速范围控制,提出一种基于电压增益补偿的过调制弱磁控制策略。该策略通过将调制后的电压补偿给调制前的电压,提高母线电压利用率,实现内置式永磁同步电机更宽调速范围的控制。基于车用内置式永磁同步电机的模型,通过MATLAB/Simulink仿真验证该改进的控制策略的可行性。     

电动汽车IPMSM弱磁控制技术

电动汽车内置式永磁同步电机(IPMSM)主要利用其磁路不对称性的特点来进行弱磁控制,以达到提升电机调速范围的目的,因此分析电机参数对弱磁运行性能的影响具有重大意义。同时为解决IPMSM在弱磁扩速时交、直流电流强耦合的问题,采用一种新的单电流调节器的弱磁控制方式,该方法具有结构简单、动态响应快、参数鲁棒性好等优点。搭建系统Matlab/Simulink仿真模型,并在以TC1782为主控芯片的电动汽车驱动控制系统平台上对该控制策略进行验证。     

电动汽车用永磁同步电机驱动系统的高性能控制

针对电动汽车用永磁同步电机驱动系统的特点,以内置式永磁同步电机为控制对象,设计了以TC1797为主控芯片的硬件驱动系统。软件控制中采用最大转矩电流控制结合电压负反馈闭环的弱磁控制的方式,使得整个驱动系统起动转矩大、调速范围宽、功率密度和效率高。搭建电动汽车用永磁同步电机驱动系统进行测试验证。试验结果表明该驱动系统弱磁扩速倍数可达3.5;系统的峰值效率达到95%,系统效率85%的区域超过80%,验证了该控制技术的高效性和可行性。     

基于模糊控制的内置式永磁同步电机弱磁调速算法

针对内置式永磁同步电机矢量控制系统提出了一种新的弱磁控制策略,通过构建模糊控制器分析内置式永磁同步电机运行时的电流转矩分量和转速反馈量,得到电机直轴电流弱磁分量。运用Matlab GUI工具箱设计了模糊控制器,并在Simulink中对基于模糊控制的矢量控制系统进行了仿真,结果表明电机弱磁效果明显、调速范围得到有效拓宽,且系统具有较好的动态性能。     

内置式永磁同步电机新的深度弱磁策略*

将内置式永磁同步电机弱磁运行原理与电压空间矢量脉宽调制和MTPV控制原理相结合,提出了一种新的弱磁控制策略。在弱磁第一阶段,通过用电流调节器输出的参考电压与电压空间矢量脉冲调制后输出的极限电压之差对定子直轴电流进行调节,该控制方法充分利用了直流母线电压,并且能平滑过渡;在弱磁第二阶段,采用MTPV控制原理,并进行线性化处理,该控制方法与传统控制方法相比,解决了永磁同步电机的深度弱磁问题。两个阶段之间运用转折速度作为切换器的切换条件,实现弱磁一阶段到第二阶段的平滑过渡。仿真结果表明了所提的控制策略和算法都具有可行性和正确性。     

电动汽车用永磁同步电机弱磁控制策略综述

结合电动汽车应用,分析了适合弱磁运行的永磁同步电机的结构特点,并在永磁同步电机的数学模型基础上,介绍了应用于矢量控制技术中不同的弱磁控制方法。受车载电源电压的限制,在转折速度以上,电机转速的提升必须依靠弱磁控制。为实现电机的最优使用,通常将弱磁区分为弱磁I区和弱磁II区,提出了多种基于电机模型和鲁棒控制的方法。综合近年来有关弱磁控制研究的发展现状,分类整理了弱磁I区和弱磁II区的弱磁控制方法,指出了各种方法的优缺点。最后,对电动汽车控制系统的最优设计的发展趋势进行了展望。     

车用内置式永磁同步电机效率优化控制研究

降低内置式永磁同步电机的损耗,提高系统的效率,对于提高电动汽车的一次充电续驶里程具有重要意义。分析内置式永磁同步电机矢量控制系统原理,对三种不同的效率优化控制策略进行了系统建模仿真及实验,推导了一种基于内置式永磁同步电机的损耗最小控制算法,将铁损耗和交轴电感的变化考虑在总的电气损耗内的情况下,对该算法进行验证,实验结果表明,该最小控制策略效率更高,在新能源电动汽车的应用上具有广阔的发展前景。     

车用内置式永磁同步电机线性化损耗最小控制

降低内置式永磁同步电机的损耗,对于提高电动汽车的一次充电续行里程有重要的意义,在分析内置式永磁同步电机(IPMSM)损耗模型的基础上,基于状态反馈精确线性化控制策略,推导出损耗最小控制下最优的励磁电流和转矩电流,使内置式永磁同步电机运行于损耗最小控制方式下,并利用Matlab仿真软件建立了系统模型并进行仿真。仿真结果表明,与传统的最大转矩控制相比,系统在保持线性化解耦快速动态响应的同时,损耗最小控制方式下的电机损耗有明显减小,达到节能提高电动汽车一次充电续行里程的目的。     

电动汽车用PMSM直接转矩控制电压矢量选择策略

给出了内置式永磁同步电机直接转矩控制系统定子磁链幅值、转矩角和转矩的简化控制规律,提出了一种适用于转矩角小于90°时的内置式永磁同步电机直接转矩控制电压矢量选择策略,并针对Honda Civic06My Hybrid混合动力电动汽车用15kW内置式永磁同步电机进行实验验证。实验结果表明:相比较于开关表控制,电压矢量选择策略可有效减小电流和转矩脉动,电流谐波含量小且固定开关频率。     

内置式永磁同步电动机弱磁调速优化控制

从永磁同步电机(PMSM)的矢量控制出发,提出了一种PMSM弱磁优化控制方法。内置式永磁同步电机(IPMSM)相对表贴式永磁同步电机弱磁能力强,调速范围宽,以IPMSM为对象,对弱磁调速进行了仿真与优化。PMSM在基速以下采用最大转矩电流比的恒转矩控制,减小了电机损耗,提高了逆变器的效率,在基速以上采用恒功率调速。直轴电流去磁调速结合交轴电流去磁调速的弱磁控制方式,提高了PMSM的功率因数,扩展了调速范围。针对弱磁环节转速的波动问题,在传统PI控制上做出改进,提出了模糊自整定PI的控制方式,提高了PMSM弱磁调速的性能。在MATLAB/Simulink中搭建仿真模型,验证了该控制方法的可行性。     

Permanent magnet synchronous motors using primarily reluctance torque

Permanent magnet synchronous motors (PMSMs) are widely used in many applications as high‐performance variable‐speed drives. In traction drives, such as those used for electric vehicles or for the compressor drives of air conditioners, a wide constant‐power speed range and high‐efficiency operation are desired. The aim of this paper is to develop a high‐performance PMSM that offers high‐efficiency performance in the high‐speed region, including light‐load conditions, as well as a wide constant‐power speed range. Simulations show that the proposed interior PMSM, which produces chiefly reluctance torque and in which the permanent magnet flux assists torque production, is capable of meeting the above performance requirements. A prototype PMSM is designed in accordance with this new design concept and several drive tests are carried out. The saliency ratio of the prototype IPMSM is about 5, and, as a result, reluctance torque is the principal torque component, representing more than 70% of total torque. The prototype IPMSM can attain a constant‐power speed range of up to 5:1 with high‐efficiency drive in the high‐speed, constant‐power region. The proposed IPMSM is suitable for variable‐speed drives requiring high‐speed, constant‐power operation. © 2000 Scripta Technica, Electr Eng Jpn, 134(3): 60–68, 2001     

内埋式永磁同步电机永磁磁链的在线辨识

在无速度传感器工作条件下,为了实现永磁同步电机转子位置和转速的精确控制,需要对电机参数进行在线辨识。本文研究了无速度传感器控制条件下,内埋式永磁同步电机永磁磁链的辨识。该调速系统采用转子磁链定向的矢量控制作为基本的控制策略,利用模型参考自适应系统对转子位置和转速进行估算,提出了一种基于扩展卡尔曼滤波器的永磁同步电机永磁磁链辨识方法。本文基于上述研究,实现了无速度传感器控制条件下,内埋式永磁同步电机永磁磁链的在线辨识,采用上述方法能够很好地避免由于电机的低阶状态方程而引起的辨识问题。仿真和实验结果证明了该辨识方法的可行性与有效性,而且在模型参考自适应中采用辨识得到的磁链参数,能够大幅度降低转子位置的估算误差。     

高频信号注入无速度传感器永磁同步电机控制系统

介绍了一种基于脉振高频电压信号注入的永磁同步电机转子位置和速度估算方法,并以此为基础实现了永磁同步电机的无速度传感器矢量控制系统.无论是内埋式还是表面贴式永磁同步电机,其交直轴高频阻抗都可以表现出凸极效应,当脉振高频电压信号注入到定子线圈中时,相应的高频电流信号将包含有转子的位置信息,用一种合适的算法可以提取这一信息.在高速和低速(包括零速)运行时,这种方法都可以精确地估算出转子的位置.最后,以内埋式永磁同步电机为例,给出了这种方法的仿真结果,验证了这种方法的有效性.     

Position and speed sensorless control for IPMSM based on estimation of position error

In most variable‐speed drives of PMSM, some type of shaft sensor such as an optical encoder or resolver is connected to the rotor shaft. However, such sensor presents several disadvantages such as drive cost, machine size, reliability, and noise immunity. Therefore, the sensorless control of PMSM is desired and various sensorless control strategies have been investigated. This paper presents a novel sensorless control strategy for an interior permanent magnet synchronous motor (IPMSM). A new model of IPMSM using an extended electromotive force (EMF) in the rotating reference frame is utilized in order to estimate both position and speed. The extended EMF is estimated by the least‐order observer, and the estimation position error is directly obtained. The proposed scheme corrects the estimated position and speed so that the estimation position error becomes zero. The proposed system is very simple and the design of the controller is easy. Several drive tests are carried out and the experimental results show the effectiveness of the proposed sensorless control system. © 2003 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 144(2): 43–52, 2003; Published online in Wiley InterScience ( www. interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.10180     

永磁同步电机弱磁与过调制控制策略研究

在前人研究的基础上,提出了一种提升永磁同步电机(PMSM)高速带载能力的控制策略。该控制策略能克服电机在最高转速时无法带载的弱点,可靠性高、易于实现。实现该控制策略的算法包含PMSM的弱磁控制和电压空间矢量的过调制控制,使电机能宽范围带载调速。为验证该控制策略,建立了内置式永磁同步电机(IPMSM)的仿真模型,搭建了试验平台,并进行了仿真和试验研究,验证了该控制策略的可行性和有效性。     

电动汽车IPMSM弱磁控制技术

针对电动汽车IPMSM的弱磁控制,提出一种弱磁切换的工程应用方法。根据IPMSM的数学建模和约束条件分析,划分其工作区段以及转折点。基速以下采用最大转矩电流比控制(MTPA)来减小损耗提高效率,同时检测交直轴电压分量并与限定电压值比较,在转折点实现弱磁算法的切换。通过分析IPMSM的弱磁运行轨迹,在MATLAB中建模对控制算法和电动汽车运行工况进行仿真,验证控制策略的可行性。最终采用TMS320F28335数字芯片搭建电动汽车驱动控制系统平台,延伸扩展达到工程应用的目的。     

电动汽车用PMSM电磁设计及其转矩控制

对电动汽车用永磁同步电动机进行了研究,分析了一台电动汽车用永磁同步电机功率、电枢直径、转子结构等性能参数选取以及电磁设计方法。针对电动汽车用永磁同步电机气隙谐波畸变率、转矩脉动大等问题,提出采取偏心气隙结构改善电动汽车用永磁同步电机气隙谐波畸变率、转矩脉动特性。并搭建以最大转矩电流比控制策略为基础的电动汽车用永磁同步电机调速控制系统。通过AnsoftMaxwell和Matlab仿真和试验验证本文提出的电动汽车用永磁同步电机设计方法和控制策略的正确性和有效性。     

车用PMSM的双闭环分数阶PID控制策略研究

纯电动汽车永磁同步电机（PMSM）控制系统是一种非线性、强耦合的复杂系统,为提高永磁同步电机的整体控制性能以及鲁棒性,文中提出了一种双闭环分数阶PID控制策略,分别对电流内环和速度外环进行相应的分数阶控制。通过建立电机的电流环模型进而得到整体系统的分数阶模型,设计出电流环以及速度环的分数阶PID控制器,并利用粒子群优化算法（PSO）对控制器参数进行寻优,以便于获得更好的控制性能。将所设计的分数阶控制器应用于车用永磁同步电机的控制中,通过与传统PID控制在不同转速、负载突变时的控制性能相对比,验证了文中所设计的分数阶PID控制器具有良好的动态特性和鲁棒性。     

永磁同步电机驱动电动汽车速度自适应控制

针对电动汽车行进过程中复杂的车辆运行环境易造成驱动电机参数变化和系统外界干扰引入的现象,研究永磁同步电机驱动电动汽车行进速度的自适应跟踪控制问题.将电动汽车驱动部分与传动系整合,建立整个系统的非线性数学模型.针对该系统本身的非线性、强耦合性等特点,同时考虑实际系统中一些物理量出现的变化,运用非线性反步法结合解耦控制技术...