电动汽车电机驱动系统效率优化控制研究

基于感应电机损耗模型的效率优化控制策略易受参数变化的影响,混合动力车用感应电机参数时变性突出,常常使电机不能运行在效率最优点.针对这一问题,设计一个龙伯格-滑模观测器在线辨识感应电机模型参数,提出了基于参数在线估计的异步电动机效率优化控制策略.电机损耗模型参数的在线辨识,极大地提高效率优化方法对电机参数变化的鲁棒性.该方法结构简单、可靠,对驱动系统内部噪声和大测量信号扰动有很强的鲁棒性,并易于工程实现.仿真结果验证了所提方法的有效性.     

基于参数在线估计的交流异步电动机效率最优控制

常规的基于异步电动机损耗模型的效率优化控制策略易受参数变化的影响,往往不能使电机运行在效率最优点.为解决这一问题,引入渐消记忆最小二乘递推算法在线估计损耗模型参数,提出了基于参数在线估计的异步电动机效率优化控制策略,该方法直接估计电机损耗模型的参数,避免了对电机定转子电阻和电感的辨识,简便易行.仿真研究结果表明,该参数估计算法和控制策略确保了损耗模型参数估计误差收敛.设计了基于数字信号处理器TMS320LF2407A的变频驱动实验系统,对加入参数估计算法前后的效率优化控制做了对比实验.实验结果表明,该控制策略下变频驱动异步电动机运行效率高于无参数估计算法.     

考虑等效电磁损耗电阻偏移的永磁同步电机直流信号注入在线参数辨识方法

在实际运行过程中，永磁同步电机的电气参数将受到温度、磁饱和等诸多物理因素的影响而发生偏移，进而影响到效率最优控制、电流解耦控制等优化算法的运行效果。因此，为实现高性能电机控制，永磁同步电机的多电气参数在线辨识显得尤为重要。然而，现有参数辨识方法并未考虑铁磁损耗的影响，更未关注铁磁损耗随电流的偏移情况，所以在辨识精度上仍存在提升空间。对此，该文综合考虑铁磁损耗、铜损，将其集总为电磁损耗，并基于串联电磁损耗电阻模型，提出一种考虑等效电磁损耗电阻偏移的永磁同步电机直流信号注入在线参数辨识方法。该方法首先提出等效电磁损耗电阻随电流偏移的电机模型；其次由此设计同时考虑磁饱和、等效电磁损耗电阻偏移的直流信号注入在线参数辨识方法；由于待求解方程组较多，采用最小方均算法进行参数求解；最后通过实验测试所提方法的准确性，测试结果表明，与正弦信号注入法、传统直流信号注入法相比，所提方法的参数精度有所提升。     

应用于电动车的异步电机节能控制

纯电动车存在续航里程不足的问题,为改善此问题,提出了一种基于在线参数辨识的异步电机节能控制策略.出于降低电机稳态损耗的目的,在考虑了异步电机定子铁损的模型下,采用最小损耗模型对电机进行节能控制.同时设计了改进模型参考自适应系统(MRAS)观测器对电机转子时间常数和定子电阻进行在线辨识,减小参数变化对最小损耗控制的影响,...     

基于损耗模型的定子双馈电双凸极电机在线效率优化实验研究

作为电动车用的定子双馈电双凸极(SDFDS)电机,具有励磁磁场可独立调节的优点.为了满足电动车自身既要求效率高、又要求宽调速范围内转矩响应快的特点,使用基于损耗模型的方法实现了SDFDS电机的在线效率优化.但其控制性能取决于电机损耗模型的精度,而这却受电机参数变化和模型简化假设影响.对此采用对实测数据进行最小二乘法辨识来获取电机的损耗模型参数.基于此损耗模型,仿真和实验结果表明,SDFDS电机的效率提高效果较明显,验证了其有效性.     

基于模型参考自适应参数辨识的永磁同步电机电流预测控制

在永磁同步电机运行过程中,电机参数时变使得电流预测控制器的模型参数和实际电机参数不匹配,导致其控制性能下降。提出了基于模型参考自适应系统(MRAS)的改进电流预测控制方法,利用旋转坐标系下d、q轴电流方程作为参考模型,基于Popov超稳定理论构建永磁同步电机的电感和磁链在线辨识系统,将得到的辨识参数应用于电流预测控制模型中,实现控制模型参数的在线更新。分析与仿真结果表明该方法能够有效地提升在电机参数变化下的电流预测控制性能。     

基于定子磁链规划的异步电机最优效率控制

针对异步电机效率优化问题,提出了在直接转矩控制下采用定子磁链规划的最优效率控制方法。基于电机的损耗模型,通过效率优化算法在线检测计算各个定子磁链值对应的功率损耗并进行在线搜索,寻求消耗功率最小的定子磁链值。仿真结果表明该方法能够减小异步电机轻负载时的输入功率,明显提高电机在轻负载情况下的稳态运行效率,同时保持较好的转矩动态性能,并且收敛速度较快。     

考虑铁损的异步电机参数辨识实验研究

对基于损耗模型方法的异步电机效率优化控制方案而言,是否准确获知了控制策略中所需的电机参数,尤其是与异步电机铁损、铜损相关的电机参数将直接影响其节能效果。建立了考虑铁损的电机模型,使用改进遗传算法辨识了含铁损等效电阻在内的所有异步电机电气参数,辨识算法不需要假设定、转子漏感相等,更贴近真实情况。使用数据采集系统实施参数辨识实验保证已经安装在生产线上的电机仍能正常运转。实验结果表明所提出的参数辨识方案可提供足够精确的异步电机电气参数,使用参数辨识值估算的铁损、铜损与实测值有较高的吻合度,这使得基于损耗模型的异步电机效率优化控制获得最大限度的节能成为可能。     

基于MRAS的改进永磁同步电机参数辨识方法

针对传统参数辨识方法收敛速度较慢的问题,提出了一种基于MRAS的改进参数辨识方法。该方法在MRAS参数辨识方法中引入了离线辨识技术,将离线辨识所得结果作为在线辨识算法的初值,提高了辨识结果的收敛速度。建立了基于永磁同步电机矢量控制系统的参数在线辨识模型,对所提方法进行了仿真验证,结果表明该方法可有效提高辨识结果的收敛速度。     

永磁同步电机直接转矩控制在线效率优化方法

针对传统永磁同步电机直接转矩控制中电机效率优化方法存在计算复杂、影响电机稳态性能等缺点,提出基于在线磁链观测器的最小损耗算法。所提算法充分考虑电机本体参数的变化特性,以直接转矩系统中参考磁链为研究对象,建立电机动态最小损耗模型。通过仿真和实验验证了所提模型算法的有效性,实现了运行效率的提升,保证了电机运行的动、稳态性能。     

一种基于改进模型预测控制算法的永磁同步电机多参数辨识研究

利用传统的模型预测控制算法确定下一时刻所需要的开关状态时,需要遍历功率变流器的全部开关状态,计算量大,不利于在线应用;同时,精确的参数辨识对于电机控制与运行状态监视具有重要意义。因此,提出一种基于改进模型预测控制算法的多参数辨识方法,根据求出的期望电压矢量角判断所在扇区,从对应扇区所包含的开关状态中进行选择,大大降低了计算量;其次将实时辨识的电机参数应用到预测控制器中,保证了系统的稳定性和参数辨识的收敛性,解决了在线辨识参数鲁棒性差、算法复杂等问题。仿真结果表明:参数辨识能够在较短时间内收敛到真实值附近,并且具有较小的误差,系统具有较好的电流动态特性和较小的纹波电流。     

基于模型预测控制的永磁同步电机参数辨识

为了达到永磁同步电机系统的动态响应快、稳态误差小、控制精度高的要求,采用模型预测控制设计转速控制器和电流控制器分别代替传统矢量控制系统的转速PI控制器和电流PI控制器,又因预测控制器较依赖于电机模型参数,易在电机运行过程产生参数失配现象,提出模型参考自适应方法对基于模型预测控制的永磁同步电机进行在线多参数辨识,以保证电机控制系统的性能要求,为了解决多参数辨识存在的欠秩问题,采用模型参考自适应分步辨识策略,以准确辨识电机模型参数,并在MATLAB/Simulink上仿真验证了所描述方法的有效性和可行性。     

基于仿射投影算法的内置式永磁同步电机控制

为了提高内置式永磁同步电机(IPMSM)无位置传感器的控制精度,需要对电机参数进行在线辨识。以永磁同步电机矢量控制为控制策略,利用模型参考自适应法对电机转子的位置和转速进行估计,提出了一种基于仿射投影算法的多参数辨识。通过仿射投影算法设置两个不同的采样时间分别辨识交直轴电感和定子电阻、永磁体磁链,将辨识的参数更新到基于模型参考自适应的矢量控制中,并搭建了实验平台。结果表明,该方法能够进行多参数在线辨识,参数值迅速收敛到真实值附近,模型参考自适应法采用辨识的参数值大大降低了转速估计误差。     

基于Adaline神经网络参数辨识的PMSM鲁棒电流预测控制

针对复杂工况下永磁同步电机存在模型参数失配导致控制系统性能下降的问题，提出一种基于参数在线辨识的鲁棒电流预测控制方法。首先，建立永磁同步电机预测控制模型，详细分析电磁参数失配对电机响应电流及输出转矩和转速的影响。然后，设计了基于Adaline神经网络的参数在线辨识器，并在传统的权值调整算法上，提出一种应用于电机参数辨识系统的新型动态混合最小均方算法。最后，利用在线辨识的参数来实时更新电流预测控制器中的参数，以避免参数失配对控制系统性能的影响。通过仿真和实验验证了所提方法和新型算法的可行性和有效性，其结果表明了该方法不仅能够实现精准在线跟踪电机参数的变化，而且有效抑制了参数失配导致的响应电流偏差。     

基于离线策略的感应电机驱动效率优化设计

传统提供感应电机传动系统效率的方案多集中在元件级,如电机效率优化等,难以保证全局性的效率最优。针对该问题,提出一种基于离线策略的系统级感应电机驱动系统效率优化方案。首先,对驱动系统各个单元进行损耗模型分析,并建立了综合考虑电机损耗、直流链路损耗和变频器损耗等的系统级复合损耗模型。然后,基于复合损耗模型和离线求解,使得在线可以快速地获取最优控制量。最后,通过对比试验对系统级效率优化方案的效果进行了分析。试验结果表明,在典型应用工况下,相对于传统元件级效率优化,采用新型方案后系统效率可明显提高,验证了其有效性。     

考虑效率优化时的车用感应电机转矩控制研究

针对传统磁场定向控制(FOC)对电机模型参数变化敏感、调节控制参数多的问题,基于PI调节器本文提出一种新型FOC控制器以改善电动汽车用感应电机转矩跟踪控制性能。用对同步角频率(ωe)的PI控制代替传统的定子电流q轴分量(iqs)的控制,不仅调控参数少、而且转子磁链幅值和定向控制精度高,对模型不确定性具有较好鲁棒性。基于电机与变频器损耗逼近函数对转子磁链进行优化,避免了恒定磁链控制下大马拉小车现象。该效率优化算法收敛速度快,不需要预知电机模型参数。最后,针对2.2 k W感应电机,在TMS320F2812DSP为控制核心的实验装置上进行实验研究,验证了所提方法的正确性和有效性。     

基于模型参考自适应的SPMSM参数在线辨识策略

为了实现表贴式永磁同步电机(SPMSM)参数在线辨识,提出了一种基于α-β域电机模型下的模型参考自适应在线辨识策略。该方法在α-β坐标系下,利用SPMSM的α轴和β轴电压、电流及其偏差,借助Lyapunov稳定性理论建立参数辨识模型,并推导出待辨识参数的自适应率,保证了辨识系统的稳定性和参数的收敛,同时快速有效在线辨识出了定子电阻和电感。仿真结果表明该方法的有效性和快速性。     

基于遗忘因子多新息随机梯度算法PMSM参数辨识

针对传统辨识算法结果不精确以及电机参数变化问题,提出了基于遗忘因子多新息随机梯度辨识算法。结合永磁同步电机系统电压方程,构建离散辨识模型。采用矢量控制方法控制电机,获得辨识模型输入输出数据,对转子电阻和电感参数进行在线辨识。仿真结果表明,该算法能够实现对永磁同步电机参数的辨识。     

一种考虑铁耗的感应电机最大效率控制系统

在研究感应电机损耗模型的基础上,综合矢量控制与最大效率控制的特点,提出了一种新的基于损耗模型的感应电机效率优化控制系统.该系统通过电机损耗模型选取最优励磁电流搜索初值,采用自寻优方法在已经缩小的范围内搜索系统的最大效率运行点.系统进人稳态时,采用效率优化控制策略,通过搜索模型获得最佳的系统效率,而在负载或速度指令突然变...     

永磁同步电机驱动系统效率优化控制参数变化影响研究

分析了电机参数变化对永磁同步电机(PMSM)运行时效率优化的影响,即对保证电机损耗最小的d/q轴电流(后称为优化电流)的影响。首先分析PMSM运行时的各种损耗,进而建立其总损耗模型,并将电机的效率优化建模为基于约束(转矩约束、电流约束和电压约束)的优化问题;接着用优化理论中的Karush-Kuhn-Tucker条件导出优化电流所满足的方程;最后改变电机的参数,分析该参数的变化对优化电流的影响。通过分析得出,并不是所有参数对优化电流都存在影响。仿真基于效率优化控制的内置式永磁同步电机(IPMSM)驱动系统,试验结果显示了该分析结果的正确性。