电动汽车用永磁同步电动机功率特性及弱磁扩速能力的研究（一）——恒转矩控制及弱磁控制时的功率特性

采用d,q坐标系下的相量分析方法，研究永磁同步电动机（PMSM），特别是电动汽车用PMSM，详细分析了不同弱磁率，不同凸极率对电机电压，电流相量变化轨迹的影响，及由此引起的电机的功率特性及弱磁扩速能力的差异。推导出以弱磁率和凸极率为变量的PMSM的弱磁扩速倍数表达式，由此得出提高PMSM弱磁扩速能力的根本途径，比较了不同磁路结构PMSM弱磁扩速能力的大小。     

汽车轮毂电机的SMC+MTPA控制策略分析

针对轮毂电机使用传统PI控制在负载突变时达到稳定出现抖动的问题,提出轮毂电机控制系统速度环采用滑模控制器(SMC)和最大转矩电流比(MTPA)控制．通过对速度环分别采用比例积分(PI)和输入参考电流为0、PI和MTPA以及SMC和MTPA控制下系统响应情况仿真,得到了不同控制方式下电机定子三相电流、输出电磁转矩、电机转速等工况并进行对比分析．仿真结果表明,与常规PI控制方式相比,采用SMC和MTPA控制能有效提升系统稳定性,降低负载突变状态下系统抖动,减小超调量,同时提升电流的利用率,能较好满足轮毂电机工况要求．     

轴径向气隙混合磁路多边耦合电机的弱磁控制

在电机轴向引入励磁线圈,使电机主磁场的磁通可调.控制轴向线圈电流的大小和方向,可以实现增磁控制和弱磁控制,可控制电枢绕组电流全部为转矩电流,从而简化了电枢绕组电流的控制.给出了电机的结构,通过解析和仿真分析了增磁和弱磁控制的方案,并进行了相应的实验.理论分析和实验结果表明,增磁控制使得电机具有低速大转矩特性,弱磁控制使得电机高速接近恒功率的特性,能够满足电动车驱动等宽调速范围应用的需要.     

永磁开关磁链电机弱磁运行的结构与性能

在弱磁扩速原理的基础上说明了直轴电感对永磁电机弱磁性能的影响,研究了三相永磁开关磁链电机不同结构下的弱磁扩速能力,并提出了相应的结构设计思路.通过定性的磁路分析和定量的电磁场有限元计算研究了不同转子齿高、齿宽对电机直轴电感和弱磁能力等性能的影响,并对6/5极和12/10极2种结构电机的运行性能和弱磁能力进行了对比分析.研究表明,在逆变器容量确定的前提下永磁开关磁链电机可以通过定转子齿宽优化来设计较好的运行性能和较大的直轴电感,提高弱磁能力;6/5极和12/10极结构电机都具有良好的扩速能力,但前者较优.通过实验还验证了6/5极结构电机的弱磁扩速能力.     

基于转矩角的永磁同步电动机弱磁控制研究

为提高永磁同步电机(PMSM)的性能和调速空间,设计一种以转矩角为控制对象的弱磁控制策略.利用电压矢量在静止两相坐标系的变换值与直流母线电压的参考值构成负反馈,并运用防积分饱和PI调节器得到一个控制参数,并将其作用到定子电流矢量的转矩角上.通过调整转矩角使得定子电流矢量工作在弱磁区域,以得到PMSM更大的调速空间.该策略可实现电压矢量近似连续调节,有效减小了PMSM的转矩脉动,提高了系统的性能.最后,借助MATLAB构建了转矩角弱磁控制系统的仿真模型,结果验证了该弱磁系统的可行性和快速性.     

双电机驱动履带车辆直驶稳定性分层控制策略

针对双电机独立驱动履带车辆直线行驶车速往往会由于路面结构、参数的剧烈变化而失去稳定性,以及车辆两侧行驶阻力不同也会造成驱动电机转速不同而出现车辆偏驶现象的问题,提出了一种车辆直线行驶整车分层控制策略,上层控制车辆直线行驶车速稳定性,下层控制双侧电机转速同步,提高车辆直线行驶车速抗干扰性的同时减少行驶偏移量。围绕外界行驶阻力扰动问题,设计了Luenberger阻力观测器,并将其观测值反馈到上层积分滑模车速控制器中,以提高车速抗干扰性;下层控制器采用交叉耦合同步控制,补偿两侧电机输出转矩,以提高两侧电机的同步性。最后,通过RecurDyn+Matlab/Simulink联合仿真验证了本文控制策略的有效性。     

基于全阶磁链观测器下电主轴直接转矩控制系统的仿真

目的研究电主轴全速范围内直接转矩控制系统的性能,提高电主轴定子磁链观测精度．方法在定子静止坐标系下电主轴数学模型的基础上,采用定子全阶磁链观测器观测定子磁链,建立电主轴直接转矩控制系统．对电主轴状态值和测量值之间偏差进行反馈校正,并把反馈校正项与估计磁链的电主轴数学模型结合起来,建立含有闭环状态估计的误差补偿器的全阶磁链观测器;利用Matlab／Simulink构建全阶磁链观测器,对构建的模型进行仿真,得到定子磁链的仿真波形．结果全阶磁链观测器下直接转矩控制系统取得了比较优异的特性曲线。对于转速和转矩控制具有较高的控制精度．结论全阶磁链观测器在电主轴直接转矩控制系统中动态性能反映良好,采用极点配置方法确定的全阶磁链观测器模型有效地减少了运行过程中温度、频率和磁路等因素所造成的影响．     

适用于后轮轮毂驱动车辆的稳定性控制策略

针对后轮轮毂驱动车辆的稳定性控制问题,提出了基于分层结构的稳定性控制器.首先,在上层控制器中利用参考模型计算理想车辆运动状态,采用LQR控制器计算车辆需要的附加横摆力矩,并根据车辆的稳定性状态进行变权重的设计.其次,为了使车辆能获得尽可能大的地面附着力,提出模糊控制器对每个车轮的滑移/滑转率进行控制.在下层控制器中,根...     

基于全阶磁链观测器的间接定子量控制系统

分析了基于定子磁链定向的异步电机间接定子量控制的原理,通过磁链的幅值和位角增量来计算空间电压矢量。以定子磁链和转子磁链为状态变量,构造了感应电机全阶磁链观测器。并采用Matlab对该控制方案进行仿真,结果表明,基于全阶磁链观测器的间接定子量控制系统有很强的鲁棒性,且具有较好的动态和稳态性能。     

电动汽车用永磁同步电动机功率特性及弱磁扩速能力研究(一)——恒转矩控制及弱磁控制时的功率特性

采用d、q坐标系下的相量分析方法 ,研究永磁同步电动机 (PMSM )、特别是电动汽车用PMSM 详细分析了不同弱磁率、不同凸极率对电机电压、电流相量变化轨迹的影响 ,及由此引起的电机的功率特性及弱磁扩速能力的差异 推导出以弱磁率和凸极率为变量的PMSM的弱磁扩速倍数表达式 ,由此得出提高PMSM弱磁扩速能力的根本途径 ,比较了不同磁路结构PMSM弱磁扩速能力的大小     

高速电驱动履带车辆紧急制动控制策略

为了改善高速双侧电机驱动履带车辆在履带-地面接触条件较差时紧急制动的操控性能并减少制动距离,通过对履带车辆直线行驶动力学和其机械制动器、永磁同步电机及液力缓速器等制动执行机构进行动力学建模分析,提出基于滑模鲁棒控制、制动扭矩预分配规则和前馈补偿控制的机电液联合紧急制动防抱死控制策略. 以配备有DS2680 IO板卡和DS2671总线板卡的dSPACE SCALEXIO实时主机为核心搭建驾驶员输入在环的半实物在环,并针对高速双侧电机驱动履带车辆在雪地上以初速度为80 km/h进行紧急制动的工况,进行实时仿真和驾驶员在环试验. 仿真和试验结果表明：相对于常规履带车辆紧急制动控制方法,提出的策略能够更有效地将车辆滑移率保持在合理范围内,更好地利用地面附着力,并缩短了制动距离.     

汽车电动助力转向系统转向盘转矩直接控制策略

为改善汽车转向轻便性和路感的问题,设计了以转向盘转矩为控制目标的电动助力转向系统。在分析电动助力转向系统数学模型的基础上,建立了基于Simulink的电动助力转向系统仿真模型。仿真结果表明,所设计的电动助力转向系统,在改善转向轻便性和路感问题的同时,控制性能不受系统参数变化的影响,具有稳定的转向盘转矩特性。     

四驱轮毂电机电动汽车的结构参数化设计

在Pro/E环境下,进行了某四驱轮毂电机电动汽车的结构参数化设计,主要包括承载式车身和底盘系统结构的设计。在设计过程中,有效利用了Pro/E软件强大的三维参数化功能,对车架、转向系统、轮毂电机、踏板传感器、仪表盘、逆变器、蓄电池和驱动器等零部件进行了设计并建立了它们之间的参数关系,最后在组件环境下将各零件进行装配,完成了四驱轮毂电机电动汽车结构的设计,样车试制结果和效果表明,采用三维参数化设计技术大大缩减了电动汽车的设计周期。     

车用永磁同步电机MT坐标系下DTC控制

针对直接转矩驱动技术在电动汽车动力系统应用中存在的低速转矩脉动和该动力系统对恒功率调速范围要求较高的问题,提出了一种新型永磁同步电机MT坐标系下直接转矩控制系统.该系统工作在与定子磁链同步旋转的参考坐标系中,采用改进式MTPA控制实现参考磁链的计算,利用定子磁链控制器所产生的磁链误差积分实现磁链估算.采用不同的电压矢量对逆变器的电压饱和所产生的磁链估算误差进行补偿,从而提高磁链估算精度.仿真结果表明,该系统有效减小了低速转矩脉动,拓宽了调速范围.     

永磁同步电动机直接转矩控制系统仿真

以永磁同步直线电动机为例，详细介绍了永磁同步直线电动机数学模型并建立了直接转矩控制系统框图，在此基础上对系统关键环节进行了详细的分析，并将模糊控制理论应用于系统中，通过采用模糊控制器来修正传统直接转矩控制中的转矩调节器和磁链调节器，以进一步提高系统的动态性能、稳态性能和鲁棒性，实现转矩的快速调节.并采用MATLAB/SIMULINK对模型进行仿真，仿真结果表明了此模型的正确性，表明了基于模糊控制的直接转矩控制策略具有优良的控制性能.     

机床转台直接驱动力矩电机的转矩优化设计

针对精密数控转台伺服直接驱动用多极永磁力矩电机的特殊应用问题(要求电机有较大的转矩密度且较小的转矩波动),在分析该种电机的特殊结构的基础上,提出一种新型不等齿顶宽结构,以提高绕组利用系数,加大电机的转矩密度;并采用转子斜极的方法,可在有效消除转矩波动的同时,电机仍保持较高的绕组利用系数.对提出的两种方法分别进行了理论公式推导验证,用有限元仿真方法与传统等齿顶宽结构直极电机作比较,说明了所述设计方法的合理性和有效性.样机实测结果验证了理论分析的正确性.     

异步电机的直接转矩控制仿真

采用空间矢量建立异步电机数学模型,利用Matlab中的Simulink库搭建了完整的仿真系统,并对仿真系统中的异步电机模块、逆变器模块和控制模块的搭建做了详细的描述。控制模块基于定子坐标系计算出转矩和定子磁链,根据转矩值和定子磁链值再发出控制开关量,以获得转矩的高动态性能。直接转矩控制与矢量控制相比,省去了复杂的坐标变换,克服了对电机转子参数的依赖性,具有转矩响应快的优点。仿真结果表明,直接转矩控制在异步电机中高速工况下具有良好的控制效果。     

Design andtwo-objective simultaneous optimization of torque controller for switched reluctance motor in electric vehicle

In order to reduce the torque ripple,increase the average torque and optimize the drive performance of the switched reluctance motor ( SRM),the nonlinear dynamic model of SRM is established in the MATL...     

基于模糊控制的异步电动机直接转矩控制系统研究

针对传统的异步电动机直接转矩控制中存在低速运行时电动机转矩脉动较大的问题,提出了一种基于模糊控制的直接转矩控制系统模型.该模型采用三输入单输出的结构,将磁链相位角、磁链幅值误差和转矩误差作为模糊变量,并对其进行模糊分级,以此达到优化空间电压矢量选择的目的.并在Matlab/simulink中进行仿真,结果表明该方法有效的减小了转矩脉动,同时有更好的速度响应.     

控制力矩受限的卫星姿态有限时间鲁棒控制算法

为了解决在卫星姿态控制问题中经典滑模控制器所存在的收敛速度慢、指数收敛的缺陷,同时为增强控制器对外部干扰与系统不确定性的鲁棒性,提出了一种对系统模型具有鲁棒性的快速收敛有限时间控制算法.针对传统滑模面角速度下降过快导致的收敛速率慢的缺陷,基于Lyapunov方法设计了一种具有三段式结构的有限时间滑模面,提升收敛速率并保证稳态精度,同时利用欧拉轴的特性消除有限时间控制中的奇异性问题;通过引入符号函数项,解决系统转动惯量的不确定性与外部干扰力矩问题;通过放缩控制律中的比例项解决控制力矩受限的问题;通过Lyapunov函数证明本文提出的控制律的有限时间稳定性,同时给出系统收敛的时间估计.理论分析与仿真结果均表明,提出的控制算法能够在大幅提升收敛速率的同时保证稳态精度.同时也表明了提升系统性态的关键是规划姿态角速度,即通过合理设计滑模面与期望角速度曲线可以实现提升系统收敛速率与鲁棒性的目的.