电机参数对电动车传动系统扭转振动的影响分析

针对电动车传动系统存在的扭转振动问题,对传动系统的固有特性、电机的转矩特性及振动系统的动态响应进行了分析研究,提出了综合考虑控制电机动态特性和传动系统的机电耦合仿真方法。首先,建立了某集中式驱动电动车动力传动系统的扭转振动数学模型,分析了系统的固有特性,用实验数据验证了模型的准确性;然后,建立了永磁同步电机的矢量控制模型,分析了驱动电机的转矩特性;最后,基于驱动电机和动力传动系统的机电仿真模型,进行了电机参数的灵敏度分析。研究结果表明:在低频时,引入谐波转矩的各电机参数对动力传动系统扭转振动的影响呈正比关系;在中高频时,电机参数对传动系统的影响不成比例。     

纯电动汽车传动系统扭转振动特性分析

重点研究某匹配两挡机械自动变速器(2AMT)的小型纯电动车电驱动传动系存在的扭转振动问题。传动系统包括驱动电机、双速变速器总成、主减速器差速器总成、半轴和车轮,根据其传动链建立了完整的扭转振动力学模型。为了详细讨论驱动电机的电磁转矩激励对整个传动系的影响,驱动电机采用空间矢量模型。在MATLAB/Simulink中,将传动系统振动模型转换成系统仿真模型,并分别研究了驱动电机的电磁转矩控制参数和轮胎刚度对整个传动系统振动的影响。通过匹配分析,该小型纯电动汽车传动系的扭转振动得到了优化。     

集中电机驱动车辆动力传动系统NVH性能研究现状与展望

阐述了电动汽车振动与噪声问题的近期研究成果。针对集中驱动式电动车动力传动系统的特点,从5个方面分别进行介绍,即动力传动系统扭转振动的研究、动力总成磁固耦合振动的研究、驱动电机转矩波动的研究、动力总成悬置系统的研究、动力传动系统机电一体化研究。最后,对此领域的研究工作进行了展望。     

双模功率分流混动系统的扭振问题主动控制研究

本文以双模功率分流式混合动力汽车为研究对象,将其在模式切换过程中引起扭转振动问题的根源归纳为三个方面:传动系统的低阻尼特性、双向传递且不唯一的动力传输路径,以及来自于内燃机、驱动电机和离合器的扭矩波动与不确定性.扭转振动系统被简化为双弹簧耦合动力学模型,以突出扭转减振器和驱动轴的刚度和阻尼特性.扭转振动的主动控制系统采用前馈—反馈结构,主要包括动态扭矩分配策略和鲁棒反馈跟踪控制器.仿真测试再现了与道路实车试验一致的扭转振动现象;通过对比分析在多种测试工况下的系统瞬态动力学响应,确认了主动控制系统的优异性能:驱动轴上扭矩波动幅度减小至70 N·m,模式切换控制耗时缩短0.1 s,并且验证了鲁棒反馈跟踪控制器具有抵抗来自于内燃机和离合器的扭矩不确定性的鲁棒性能.     

基于Ansoft的轮毂式无刷直流电动机齿槽转矩分析

轮毂式永磁无刷直流电动机作为电动车驱动系统的关键部分应用日益广泛,然而其固有的齿槽转矩引起电机的振动和噪声,并影响低速性能。以外转子永磁无刷直流电机为研究对象,应用Ansoft/Maxwell2D软件进行设计分析,结果表明,选择分数槽绕组,合理选取极弧系数和极槽配合是抑制齿槽转矩比较有效、实用的方法。     

基于转矩控制的变转速定量泵压力控制方法

变转速电液泵可以大幅提升液压动力源能效,但采用变转速电机驱动定量泵作为动力源时,通过控制转速实现压力控制,难以适应流量快速大范围变化的工况。为解决这一问题,采用电机转矩控制液压泵输出压力,实现动力源与流量无关的压力控制。与变转速控制相比,电机转矩属于控制内环,响应速度快;由于泵输出压力与其排量的乘积基本等于电机的输出转矩,控制更为直接。考虑到泵输出压力与电机输出转矩的非线性关系,在前馈控制的基础上,引入压力偏差反馈,实现压力的高精度控制。建立电机转矩控制模型及液压系统模型,对提出的控制方法进行验证。结果表明:采用电机的转矩控制压力,压力响应时间降低到40 ms,静态特性曲线回程误差小于2%。     

开关磁阻电机驱动系统的增量式模糊控制实现

开关磁阻电机存在因换相,扰动等引起的转矩脉动问题,本文针对开关磁阻电机数学模型不精确,具有非线性的特性,提出了智能控制的方案,采用一种基于参数自调整的增量式模糊控制器,对电机相电流进行优化,从而实现恒转矩输出,通过模拟实施比较证明,该系统可有效降低转矩脉动,提高电机驱动系统的稳定性。     

风机叶片疲劳加载振动频率特性分析与试验

针对风机叶片疲劳加载过程振动特性,建立旋转偏心块驱动的叶片疲劳加载系统动力学模型。基于拉格朗日方程推导出系统的数学模型,利用平均法近似解析系统动力学方程,得出振动过程中电机转矩平衡方程。分析振动频率的变化规律,建立仿真模型,对系统频率捕获过程进行数值仿真,揭示系统的自同步振动特性。风机叶片疲劳加载试验表明:叶片在受迫振动时,叶片振动频率并不总等于驱动频率;驱动频率与叶片固有频率偏差较大时,叶片振动幅值及频率波动明显;频率偏差在较小区间范围(0.47~0.62Hz)时,偏心块驱动系统与叶片容易发生频率捕获,振幅较小并趋于稳定;在负载转矩较大而电机功率不足时,偏心块会发生转速跳变。     

双电机电动汽车动力耦合机构的设计及其控制策略的研究

提出采用双行星排双电机耦合机构解决单电机电动汽车中电机单位质量功率低、低速动力性不足以及高速低转矩利用率低的问题。首先,对设计的新型耦合机构进行动力学分析,并结合某电动车参数匹配出双电机电动汽车参数,分析双电机的耦合特性;其次,基于需求转矩、车速、加速度以及电机工作效率进行控制策略的设计;最后,根据整车各部分的数学模型在Matlab/Simulink中建立相应的驱动模块和控制策略模块并进行数学仿真。结果表明,在动力性能上,新型双行星排动力耦合结构和控制策略能够实现车辆低速大转矩和高速大功率的行驶需求,也对改善电动汽车经济性能有一定的积极作用。     

车辆传动系扭转振动主动控制研究现状及趋势

阐述了传动系扭转振动主动控制的近期研究成果。从3个方面进行阐述了二(三)自由度电传动系统扭转振动控制研究、传统内燃机车辆传动系扭转振动控制研究、电动车辆传动系扭转振动控制研究。总结了电动车动力传动系统的振动(噪声)现象,指出传统车辆简化模型的局限性,提出了传动系统振动主动控制的新目标。围绕集中驱动式电动车动力传动系统的特点,从电机激励特性、常啮合结构特性、振动频率宽泛性、系统性4个方面对电动车传动系统主动控制的基础模型进行了展望。     

《CHINESE JOURNAL OF MECHANICAL ENGINEERING》(中国机械工程学报)2013年第26卷第1期目次、摘要

DOI:10.3901/CJME.2013.01.001基于低分辨率Hall传感器的纯电动车用永磁同步电机驱动和制动控制谷靖欧阳明高李建秋卢东斌方川马艳(清华大学汽车安全与节能国家重点实验室北京100084)摘要:电动车用永磁同步驱动电机一般采用旋转编码器检测转子位置,不过旋转编码器成本高而且对振动较为敏感。Hall传感器具有成本低、可靠性高的优点,但转子位置检测精度较低。采用Hall传感器的电机一般采用六步法控制,转矩脉动较大。针对上述问题,基于低分辨率的Hall传感器研究永磁同步轮毂电机的高性能驱动和制动控制。为降低电     

混合动力汽车传动系统纯电动模式下扭振主动控制研究

混合动力汽车传动系统受发动机、电机、传动构件、路面激励等多源激励以及模式切换时产生很大的动载荷,从而诱发复杂的扭转振动问题,直接影响传动系统的平顺性、可靠性与安全性.为了抑制传动系统的扭转振动,本文针对传动系统纯电动模式提出了一种基于混合自适应控制算法的主动控制策略.采用状态空间法建立了传动系统双质量运动学平衡方程,结合前馈控制器和反馈控制器,构建了传动电动模式的主动减振控制模型.通过分析理想模型阻尼比对控制效果的影响,获取了传动系统的最优阻尼比.通过仿真分析,对比了有无干扰情况下的控制效果,结果表明本文提出的混合自适应控制算法可降低传动系80％～ 90％的扭转振动并使系统稳定时间提前83％～ 87％,能够有效抑制HEV在纯电动模式下启动时的扭转振动,并且可以消除特定频率的外界干扰.     

三相开关磁阻电机直接转矩控制系统的研究

为提高开关磁阻电机的动态性能,将直接转矩控制方法应用于开关磁阻电机调速系统。以电磁转矩和磁链作为控制变量,比较给定转矩和反馈转矩以及给定磁链和反馈磁链的大小,给出磁链和转矩的增、减趋势,通过查询电压矢量表确定功率变换器的触发相位,使电机运行。在MATLAB/Simulink环境下,进行了开关磁阻电机直接转矩控制算法的仿真实验。结果表明,采用直接转矩控制策略可以改善开关磁阻电机的动态性能。     

振动攻丝机的控制系统

振动攻丝是一种新型的加工方法。本系统用步进电机作为动力源实现丝锥的扭转振动,简化了机械结构。本文介绍了各子系统的功用及控制方法。步进电机及其驱动系统将脉冲信号放大去控制步进电机的运行。微型计算机控制系统控制脉冲序列的发送,实现振动攻丝中转速、振幅和频率的无级调整。切削过程控制系统利用测力传感器取得信号,经过A/D转换和数据处理,再将数字信号反馈给计算机去控制攻丝参数的改变。     

长螺旋钻机动力头系统功率平衡控制策略研究

长螺旋钻机动力头系统双电机输出力矩不平衡易导致三环减速器损坏,为了改善动力头系统双电机输出力矩不均衡问题,提出一种基于转矩平衡的交叉耦合控制策略。在该控制策略中运用无速度传感器矢量控制技术,通过在双电机间引入抗饱和型转矩偏差调节器,实现双电机间信号反馈,以达到双电机输出转矩动态均衡的目的。对该控制方法进行了仿真分析和实验验证,仿真实验表明,该控制策略能够实现双电机输出转矩的动态均衡。     

双电机耦合系统驱动模式切换控制策略研究

双电机耦合驱动系统是一种能有效改善电动汽车经济性且提高续驶里程的新型电驱动系统,但该系统结构复杂,存在多种驱动模式,不同模式之间进行切换可能会导致驱动系统输出转矩的突变从而导致整车产生较大的纵向冲击。根据双电机耦合驱动系统的结构特点,重点分析单电机驱动与转矩耦合驱动模式切换过程中各部件的工作状态以及各部件之间的运动学关系,以整车冲击度最小为控制目标,提出一套双电机耦合驱动系统单电机驱动与转矩耦合驱动模式切换控制策略。基于Matlab\Simulink仿真平台,搭建双电机耦合驱动系统前向仿真模型,验证了所制定的双电机耦合驱动系统模式切换协调控制策略的有效性,结果表明,所制定的控制策略可实现整车模式切换过程中冲击度小于2.5 m/s~3,且无动力中断。     

汽车传动系动态性能试验台驱动模拟方案的控制与仿真

提出了一种汽车传动试验台驱动部分的控制方案.该试验台驱动部分使用一台交流异步电机来模拟汽车发动机.为了能让该交流电机精确的模拟发动机的动态特性,本文首先提出了基于发动机特性曲线对电机电磁转矩给定值的标定与修正方法.由于发动机的惯量与阻尼与驱动电机不同,本文分别提出了开环转矩补偿与带有开环转矩前馈的闭环转速控制两种方法,...     

突变载荷下采煤机截割传动系统的动力学特性研究

建立了采煤机传动机构的数学模型及动力学模型,利用仿真分析软件对采煤机在不同连接阻尼和连接刚度情况下驱动电机工作时的转速和输出转矩的变化情况进行了仿真分析。结果表明,传动系统的连接阻尼能够降低传动系统工作时的转矩波动,稳定电机的截割工作速度,同时在相同连接阻尼情况下通过适当降低系统的连接刚度可以有效地降低传动系统工作时电机的转速和转矩的波动情况,提高采煤机传动系统工作的平稳性和可靠性。     

电动车动力总成阶次振动的主被动控制研究

提出了一套降低电动车动力总成阶次振动的完整方法。首先,基于谐波优化理论优化电机控制策略,通过降低电机直交轴电流中的主要谐波,减小电机的输出转矩波动;然后,建立一套考虑精英保留的遗传算法,与齿轮啮合有限元模型进行联合优化,减小传递误差波动,并获得考虑主动控制效果的齿轮最佳修形参数;最后,建立电动车动力总成机械仿真模型,对轮齿修形后的动力总成进行控制效果验证。结果表明,综合考虑电机谐波电流控制和微观轮齿修形的方法,可以有效降低电动车动力总成的阶次振动。     

轧机主传动机电耦合扭振系统机理分析及影响因素研究

轧机主传动系统作为传递运动和力矩的主要装置,是一个复杂的机电系统,其机电耦合因素是导致轧机扭振异常变化的重要原因之一。此主要研究轧机主传动系统扭转振动的动力学分析,对比分析不考虑电机与考虑电机反馈的主传动系统扭振,从机理分析机电系统的固有属性;然后建立直流电机驱动下的轧机主传动扭振系统力学模型和数学模型;再采用Matlab/Simulink仿真,对主传动扭振系统失稳状态进行研究,进而分析不确定性参数对轧机主传动系统扭振的影响。研究结果可为进一步揭示轧机扭振系统的振荡规律以及控制策略的制定奠定理论基础。