电动汽车IPMSM单电流调节器弱磁控制技术

针对电动汽车IPMSM在弱磁扩速时交直轴电流强耦合的问题,采用单电流调节器的弱磁控制方式,通过选择开关对最大转矩电流比(MTPA)控制方式和弱磁控制方式在不同运行状态下进行切换。在弱磁控制中直轴电压指令由直轴电流调节器获得,交轴电压指令则根据直轴电压值通过调节器直接给出。该方法能够对电机直流电压充分利用,使电机工作在最优工作点。建立该控制系统的Matlab/Simulink仿真模型,仿真结果分析证明该方法的可行性。最后搭建以英飞凌TC 1782为主控芯片的电动汽车驱动控制系统平台,对所提的控制策略的实际应用能力进行验证。     

电动汽车IPMSM驱动控制技术

针对电动汽车复杂的工况要求,提出一种以高性能Infineon TC1797为主控芯片,嵌入式永磁同步电机(IPMSM)为驱动单元的动力控制系统。根据最大转矩电流比控制(MTPA)与弱磁扩速相结合的矢量控制算法,并以模糊PI控制器和在线参数识别进行算法优化,增加系统的精确度和快速响应能力。最终设计了控制系统中电机运行所需模块的软硬件方案,实现了IPMSM的高性能调速。结果验证了所设计控制系统的可行性,并能满足IPMSM的高性能控制要求。     

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。     

永磁同步电机弱磁运行控制策略研究

内埋式永磁同步电机(IPMSM)的弱磁运行受逆变器输出电压、电流以及电机本身可持续工作的电枢电流的制约,同时电机参数对其本身的弱磁能力也有影响。详细分析了这些影响因素,并且根据对这些因素的分析,结合电机数学模型和电压反馈调节策略建立IPMSM的弱磁控制策略,并用实验结果验证了算法的可行性。     

内置式永磁同步电机滑模弱磁控制

针对内置式永磁同步电机(IPMSM)的电感和磁链参数随电流和温度变化对弱磁控制性能的影响问题,提出了一种基于滑模变结构控制的永磁同步电机弱磁控制策略。该控制策略在采用对电机参数不敏感的电压反馈弱磁结构的同时,提出了一种滑模弱磁控制调节器结构。通过对该控制器结构的理论分析推出其本质上是一个非线性变参数积分器。相较线性积分器结构,该控制器结构兼具较快的动态响应速度及较好的稳态性能。最后通过仿真和实验证明了所提控制策略的可行性和稳定性。     

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。     

IPMSM驱动系统宽调速范围的高效鲁棒控制

内嵌式永磁同步电机驱动系统(IPMSM)在电动汽车宽调速范围和复杂多变的工况下运行,传统的双电流闭环PI调节器控制在IPMSM驱动系统进入弱磁区域后极易出现调节器饱和,甚至导致系统失稳的技术不足。为此,架构了计及磁路饱和及交叉饱和后的IPMSM驱动系统,基于查表快速获取系统MTPA控制时的定子电流指令;弱磁控制时,系统自动切换到单定子电流内环PI调节器控制。最后,通过系统仿真和性能测试证实了建议的电动汽车IPMSM驱动系统能够实现宽调速范围内的高效稳健运行。     

内嵌式永磁同步电机定子电流矢量最佳弱磁轨迹控制策略

针对电动汽车用内嵌式永磁同步电机(IPMSM)在高温高速下永磁体可能发生不可逆退磁的问题,提出一种定子电流矢量最佳弱磁轨迹控制策略。首先采用等效磁路法计算气隙磁密和永磁体负载工作点,校核永磁体最大退磁工作点并计算得出永磁体的退磁电流临界值;然后结合内嵌式永磁同步电机弱磁控制原理,得出退磁电流临界曲线。据此以最大电流输出曲线、退磁电流临界曲线和最大功率输出曲线为边界提出一种最佳弱磁轨迹;仿真结果证明了该控制策略的正确性和可行性,并在电流限制范围内极大提高了电机调速范围,保证了大扭矩、高功率的输出,改善了电机的动态和稳态性能。     

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。     

内置式永磁同步电机精确参数的MTPA控制

内置式永磁同步电机（IPMSM）由于转子磁路不对称,最大转矩电流比（MTPA）控制可充分利用该特性提高电机带载能力。在实际控制中,IPMSM的电气参数会因磁饱和、温度变化而发生波动,导致实际MTPA控制偏离预定轨迹,无法实现精确控制。针对参数变化,在电动汽车中MTPA控制多采用查表法,但制作查询表格过程复杂且耗时。针对上述问题,文中采用遗忘因子递推最小二乘法对电机参数进行在线辨识,并将得到的实时参数用于MTPA控制,提高了鲁棒性和准确性;运用MTPA控制下定子电流与交、直轴电流的关系得到交、直轴电流给定值,该控制策略原理简单,易于实现。通过MATLAB/Simulink搭建控制系统模型进行了仿真研究,其结果验证了所提方法的准确性和有效性。     

基于双梯度下降法的内置式永磁同步电动机精确转矩控制

针对电动汽车内置式永磁同步电动机(IPMSM)给定参考转矩的电流闭环控制系统,为了实现系统宽调速范围内的精确转矩控制,首先分析了基于梯度下降法的弱磁控制策略无法实现指令转矩准确跟踪的原因,引入定子电流指令沿等转矩曲线法向的修正方向,提出了基于双梯度下降法的新型弱磁控制方案,通过对电磁转矩实时估计构成转矩反馈环节,并与基于梯度下降法沿切向修正方向的电压反馈环节相结合,实现IPMSM驱动系统的弱磁控制及宽调速范围内对时变给定参考转矩的准确跟踪控制。最后,通过系统仿真和方案测试验证该弱磁控制策略的合理有效性。     

基于模糊推理田口法的IPMSM多目标优化设计

内置式永磁同步电机（IPMSM）已广泛应用在电动汽车、城市轨道交通等领域,高转矩密度、宽调速范围和低振动噪声等是IPMSM设计时需要兼顾的重要性能指标。提出基于模糊推理田口法的IPMSM多目标优化设计,以解决平均转矩、转矩脉动和弱磁扩速范围多个优化目标之间的制约和冲突问题。在田口正交实验设计的基础上,利用模糊推理将多个优化目标转化为单一目标,从而获得电机的最优设计参数组合。有限元仿真表明,所提出的优化设计方案与优化前和传统田口法比较,各性能指标均得到较大的提升,验证了模糊推理田口法的有效性和先进性。     

基于混合遗传算法的内置式永磁同步电机的优化设计

分别应用田口法、遗传算法(GA)和混合遗传算法(HGA)对电动汽车用内置式永磁同步电机(IPMSM)转子结构相关参数进行优化设计,使电机的转矩、转矩脉动、铁耗及效率等性能最优。经过以上三种优化方法的优化,除了转矩、转矩脉动、铁耗及效率等性能均得到有效提升外,IPMSM的弱磁扩速能力也大大增强,由田口法和GA结合而成的HGA优化效果最佳。此外,GA和HGA优化方案的永磁体用量减少,可节约电机制造成本。     

一种内置式永磁同步电机直接转矩控制系统的效率优化方法

提出了一种适用于内置式永磁同步电机(IPMSM)直接转矩控制驱动系统的效率优化方法。基于考虑铁心损耗的IPMSM模型,对电机损耗与运行转速、电磁转矩以及定子磁链三者之间的关系进行了研究分析。根据典型的IPMSM直接转矩控制不使用零电压矢量的特点,对电机功率损耗计算式进行了简化,推导得出在一定运行工况条件下IPMSM的效率最优定子磁链幅值。仿真结果验证了该方法不仅可以保持直接转矩控制动态响应的快速性,而且有效地提高了电机在稳态运行时的效率。     

纯电动汽车用内置式永磁同步电机弱磁控制策略综述

针对纯电动汽车对内置式永磁同步电机（IPMSM）要求有较宽的调速区间,结合内置式永磁同步电机的结构特点,并在内置式永磁同步电机的数学模型基础上,介绍了其弱磁扩速原理。综述了永磁同步电机（PMSM）弱磁控制策略的研究和发展现状,根据每个弱磁控制策略的特点进行分类和归纳,并进行分析。最后对纯电动汽车用永磁同步电机的弱磁控制算法进行展望。     

电动汽车宽速域优化算法及弱磁控制策略研究

为了扩展电动汽车稳定运行区域,提出了一种综合式的SVPWM调制算法,并在此基础上实现了一种优化的永磁同步电机弱磁控制策略。优化后的弱磁控制策略不需要准确知道电机参数等变量,且算法简单易于实现。试验结果表明,该弱磁策略控制下的电机运行稳定,不仅提高了逆变器直流侧母线电压的利用率,而且增大了电机弱磁基速转折点,扩展了电机转速稳态运行区域。     

内置式永磁同步电机牵引系统宽调速非线性控制器

针对内置式永磁同步电机(IPMSM)牵引系统机械参数时变、恒转矩区需高转矩输出、恒功率区需宽调速问题,运用非线性自适应控制理论,设计了一种电流滞环控制非线性自适应反步控制器。该非线性控制器在恒转矩区采用最大转矩比电流控制,提高转矩输出能力;在恒功率区采用弱磁控制策略,扩大调速范围;同时对电机参数摄动有较强的抑制能力,表现出较好的鲁棒性。仿真结果证明了IPMSM牵引系统非线性控制器的正确性和有效性。     

基于矢量控制的电动汽车用异步电动机弱磁控制方法

对需要异步电动机恒功率运行的应用领域,特别是电动汽车这种需要大范围扩速运行的情形,弱磁控制是一个非常重要的方法。基于矢量控制提出一种恒交轴电压弱磁控制方法,该方法与电机参数无关,稳定性强,实现简单,试验结果验证了该方法的正确性和有效性。     

基于数字化虚拟电机硬件在环实时仿真测试

提出了一种基于数字化虚拟电机闭环控制的半实物仿真测试平台。为了更精确地模拟内置式永磁同步电机(IPMSM)宽调速、高转矩的运行特性,基于现场可编程门阵列(FPGA),构建一种考虑电感饱和效应的IPMSM硬件在环(HIL)数字化电机仿真平台。利用有限元计算及Verilog语言编程,建立IPMSM及逆变器模型,整个系统的仿真步长为1μs,逼近真实工况。控制器方面使用与Simulink无缝连接的快速控制原型,对数字化电机采用传统的最大转矩电流比(MTPA)与弱磁控制相结合的控制策略。得到了数字化电机闭环控制的试验波形,讨论了电感饱和效应对传统定参数模型控制效果的影响,体现了这种半实物仿真测试平台作为一种测试控制器算法的可行性和优越性。