电动汽车用感应电机最大转矩电流比策略研究

提供了一种电动汽车用感应电机最大转矩电流比控制策略,用以实现全转速范围内转矩电流最优控制。转矩电流正交分解和弱磁环同时工作,通过引入开关时间量判断条件获取直轴电流参考值,既保证了全转速范围内转矩电流比最优,又保证了弱磁区和非弱磁区的平滑切换。通过弱磁区最大滑差频率和控制器输出峰值电流限制交轴电流参考值上下限幅值,保证系统在深度弱磁区稳定可靠运行。该控制策略保证了感应电机全速度范围内的最优转矩电流控制,并且解决了弱磁区和非弱磁区频繁切换时输出电流畸变的问题,使蓄电池能量达到最高效利用,对电动汽车的发展具有深远意义。通过仿真和试验测试,验证该控制策略的有效性。     

一种新的内置式永磁同步电机弱磁调速控制方法

提出了一种新的内置式永磁同步电机弱磁调速的电流调节算法。该算法能够保证电机在整个弱磁调速区以最大的转矩电流比运行。其d轴电流根据外部转矩、转速给定和母线电压值的变化来决定,q轴电流分量则由d轴电流值和转速值来决定。文章通过系统仿真验证了该算法具有动态反应快、调速区间转换平稳的特性。     

一种永磁同步电机交轴电流误差积分反馈深度弱磁控制策略

针对传统弱磁控制策略在深度弱磁区域电流、转矩脉动较大,电流调节器易饱和等问题,提出一种基于q轴电流增量与误差积分的深度弱磁控制策略。通过q轴电流误差积分减缓q轴电流变化率,抑制电流调节器饱和;再根据最大转矩电压比曲线对d轴电流限幅,确定q轴电流增量,重新规划PMSM弱磁电流轨迹;结合电流环模糊PI控制,进一步抑制深度弱磁区域电流、转矩振荡。仿真结果表明:该弱磁控制策略下,系统在深度弱磁区域的电流、转矩振荡及电流调节器饱和得到了明显抑制,系统运行稳定。     

感应电机弱磁区最大转矩输出的控制策略研究

针对感应电机采用传统弱磁方法不能实现最大转矩输出,提出了一种全速度范围实现最大转矩输出的电流优化分配控制策略。首先,以最大转矩输出为目标,对电压、电流进行合理分配,得出了理论的最优电流分配原则;然后,以电机运行的实际状态与理论分配相结合,提出了一种电流优化的控制策略;最终,将该方法用于矢量控制系统中,实现了全速度范围的最大转矩输出控制。通过仿真和实验结果证明,该方法可靠、有效且动态响应性能良好。     

异步牵引电机方波单电流闭环控制策略及其参数鲁棒性分析

在轨道牵引传动系统中,电机在弱磁区通常采用方波控制。方波下传统矢量控制算法受限于电压角度这一单自由度而失效。同时,电机控制中磁场定向的准确与否受电机参数变化的影响。因此,方波下准确的磁场定向控制是牵引电机在弱磁区高性能控制的关键。该文针对方波特殊工况,提出一种单电流闭环弱磁控制策略,方波下电机q轴电压指令通过d轴电压指令和逆变器可输出最大电压得到。利用电机方程推导得到方波下电机参数变化对电机输出转矩、磁链、电流和电压的影响,进而分析了所提方波控制策略的参数鲁棒性。仿真和实验结果表明,该方法可实现对电机电流快速精准地控制,能够对因电机参数变化引起的磁场定向不准进行校正,保证电机输出期望转矩。     

永磁同步电机宽范围最大转矩控制

提出一种永磁同步电机新的宽范围弱磁控制策略,根据电机在不同转速段运行时的转矩特性,考虑逆变器的输出电压能力及电机的电流约束条件,以输出最大转矩为目标,分析得出全速范围内的电流矢量控制算法。该方法将全速段分为四个运行区间,可实现恒转矩运行与弱磁控制的快速平滑过渡,使系统在额定转速以下具有恒转矩输出,在高速运行时实现恒功率特性。仿真及实验结果表明,提出的方法可有效拓宽电机的转速运行范围,具有较快的动态响应性能。     

内置式永磁同步电机MTPA和弱磁控制

永磁同步电机(PMSM)的矢量控制恒转矩控制常用两种控制方式:弱磁控制和最大转矩电流比(MTPA)控制。内嵌式永磁同步电机(IPMSM)输出的转矩包含部分磁阻转矩,在相同转矩输出情况下,MTPA控制所需定子电流小于弱磁控制的定子电流,这样就实现了最小铜损。当车速达到额定转速后,电机受到电池电压的限制,恒转矩控制策略无法实现电机转速的继续上升,此时电机进入恒功率运行区,通过弱磁控制策略实现在电压受限条件下的电机转速上升。提出了在低转速和无需足够大扭矩时使用MTPA控制;在转矩输出要求很大时,使用最大电流输出控制;超出额定转速后,使用最大功率输出控制,即最大电压转矩比(MTPV)控制。     

变工况下感应电机全速域效率优化控制研究

为了进一步降低感应电机在变工况运行条件下的电能损耗,提出了一种基于模型法的全速域节能运行控制策略。该策略在考虑漏感影响的损耗模型基础上,建立可控损耗受转速与电流影响的机理关系,并对感应电机在全速域范围运行的转速变化进行区域划分,利用库恩卡克条件确定在不同速度划分区域运行负载波动时的最优节能控制策略;在弱磁区利用电流轨迹图对励磁电流和转矩电流进行合理分配来提高感应电机最大转矩。仿真分析表明,所提出的节能控制策略能够有效提高感应电机的运行效率,并提高弱磁区的最大输出转矩,使系统达到最佳运行状态。     

考虑永磁体温度的全工作域下永磁电机参数模型分析

针对永磁体(PM)温度效应对电机磁链及电感参数的影响,以及由此引起的永磁电机(PMM)控制中控制误差问题,本文结合有限元仿真(FEM),对永磁体温度效应与电机参数的关系在永磁电机全工作域下进行深入研究,并以此优化永磁电机控制策略中的最大转矩电流比与弱磁控制曲线。首先,利用冻结磁导率法研究了永磁体温度对于永磁磁链与交叉耦合互感的影响,提出基于永磁体温度以及交叉耦合影响下的全工作域下的交直轴电机电感模型。其次,基于以上模型利用寻优法获得最大转矩电流比以及弱磁控制策略下的电流运行轨迹,并分析永磁体温度造成的电流轨迹偏差。最后,通过永磁电机温升实验验证本文所提电机电感参数模型的准确性,结果显示该模型能有效考虑到永磁体温度变化对电机输出能力的影响。     

BSG微混系统电机控制策略的研究

针对BSG微混动力汽车系统的要求,采用混合励磁爪极同步电机作为系统电机。结合起动-发电一体化工作模式,介绍了基于空间电压矢量控制的控制策略。起动部分的控制策略为电动运行策略,根据运行工况分别进行增磁和弱磁控制,在增磁控制策略下,励磁电流作用为增磁以提高转矩;弱磁控制策略下,采用励磁电流和直轴电流协调控制以抵消永磁体磁场,提高转速。发电策略采用电压电流双闭环的控制策略,励磁电流作用为调节磁场来满足可控整流的要求,从而实现母线电压稳定。根据电机的数学模型对控制策略进行了仿真分析和样机测试,仿真和实验结果表明:在起动状态下,该控制策略具有在增磁区大转矩、在弱磁区宽调速范围的特性;在发电状态下,该控制策略可以使母线电压在宽转速范围内维持稳定,具有优良的调磁调压能力。     

永磁同步电机效率改善策略比较研究

基于永磁同步电机(PMSM)直接转矩控制(DTC)平台,针对最小损耗模型和最大转矩电流比两种效率改善策略进行了比较研究。前者通过计算PMSM的铜损和铁损,建立了最小损耗模型,求得最优励磁电流,进而给出最优定子磁链指令值Ψs*。后者利用Lagrange乘子法推导出了最大转矩电流比(MTPA)时输出转矩与最小定子电流之间的关系式,利用曲线拟合的方法求得最优励磁电流,进而给出最优定子磁链指令值Ψs*。仿真实验表明,两种控制策略都能够在保持良好性能的基础上提升运行效率,且最大转矩电流比方法要优于最小损耗模型法。     

基于正常解耦变换的双三相永磁同步电机缺相容错控制策略

常用的多相电机缺相容错控制策略需要建立缺相后的降维数学模型,双三相电机缺相时具有两种不同中性点连接方式,每种情况对应不同的解耦变换阵,需要分别进行建模。根据双三相电机开路故障时,如果保持系统解耦变换阵不变,则电压方程、磁链方程和转矩方程不会受到影响的特点,构建了一种基于正常解耦变换阵的缺相容错控制策略,该策略适用于不同中性点连接方式,只需要改变谐波子空间参考电流即可。分别对定子铜耗最小和最大转矩输出两种优化电流工作方式进行分析,并分析了3次谐波磁动势对电磁转矩的影响。对一相开路和正交两相开路情况分别进行理论分析和实验验证,证明了所提控制策略的有效性和可行性。     

基于交轴电流补偿的内嵌式永磁同步电机深度弱磁控制

针对电动汽车用内嵌式永磁同步电机(Interior Permanent Magnet Synchronous Motor, IPMSM)在深度弱磁区域电流、转矩振荡较大,电流调节器易饱和等问题,提出了一种负q轴电流补偿的电压反馈弱磁控制策略。首先介绍了传统电压反馈弱磁控制策略,分析了在深度弱磁区电流、转矩振荡的原因;然后结合最大转矩电压比控制,采用负q轴电流补偿的方法,降低了q轴电流环增益,且系统在深度弱磁区域的电流、转矩振荡得到了明显抑制,提高了系统的稳定性;同时对传统的MTPA控制和id=0控制与两种弱磁方法进行了稳态特性测试。最后通过实验证明了负q轴电流补偿法弱磁控制策略的可行性。     

直接转矩控制系统的自适应模糊控制方法的研究

针对基于直接转矩控制的异步电动机在低速运转时存在较大的转矩脉动和磁链脉动的问题,提出一种新的控制方法。方法在传统直接转矩控制的基础上,对异步电动机的转矩和磁链引入自适应模糊控制策略,使其脉动达到最小。实验结果表明该方法能够有效地解决转矩脉动和磁链脉动问题。     

直接转矩控制系统的自适应模糊控制方法的研究

针对基于直接转矩控制的异步电动机在低速运转时存在较大的转矩脉动和磁链脉动的问题，提出一种新的控制方法。方法在传统直接转矩控制的基础上，对异步电动机的转矩和磁链引入自适应模糊控制策略，使其脉动达到最小。实验结果表明该方法能够有效地解决转矩脉动和磁链脉动问题。     

基于扩展磁链观测的永磁同步电机转矩闭环矢量控制

用于风力发电和电动汽车等特殊应用场合中的永磁同步电机(PMSM)驱动器通常需要直接跟踪主控系统下发的转矩指令,而实际系统中通常不安装扭矩仪等转矩检测部件,因此,电磁转矩的准确获取对高精度转矩闭环至关重要。文中提出了一种基于最小阶扩展磁链观测器的实时定子磁链观测方案,并在此基础上完成电磁转矩的观测计算。该定子磁链观测方案不仅可以避免传统方案造成的积分饱和、相位或幅值偏差等不利影响,而且该观测方案具有较强的参数鲁棒性,其转矩观测计算精度基本不受PMSM交、直轴电感以及转子磁链的影响。11kW的PMSM仿真与实验验证了该方案的可行性和有效性。     

基于空间矢量调制的电励磁磁通切换电机转矩角增量控制策略

电励磁磁通切换电机具有转子结构简单坚固,磁链双极性、反电势正弦度高的优点,是一种新型的无刷交流电机。交流电机的2种经典控制策略中,相对于矢量控制(vectorcontrol,VC),直接转矩控制(direct torque control,DTC)具有算法结构简单、动态性能好的优点,但是其电流谐波含量高、转矩和磁链脉动大。为同时提高调速系统的动、静态性能,该文研究了一种基于空间矢量调制(space vectormodulation,SVM)的电励磁磁通切换电机转矩角增量控制策略,定义转矩PI环的输出为转矩角变化量,通过合成空间矢量对定子磁链矢量角增量的直接平滑调节,实现了对电磁转矩的直接线性调节。比较了最大合成空间矢量和基本前进矢量改变定子磁链矢量角的能力。在一台电励磁磁通切换电机上,利用TMS320F2812控制系统进行了传统DTC和该文提出算法的比较实验,验证了所提算法的正确性和有效性,新算法具有优良的动、静态性能。     

基于MTPA的永磁同步电机滑模变结构直接转矩控制

为解决传统控制方法中磁链和转矩脉动较大、低速性能较差等问题,将滑模变结构理论应用到永磁同步电机直接转矩的最大转矩电流比控制中.设计转矩的组合滑模面和磁链的积分滑模面,进一步提高变磁通控制时转矩的响应速度和稳态性能,减小磁链的脉动;分析离散域下高氏趋近律的缺陷,设计一种带内负衰减控制的趋近律用于转矩控制,在保证系统鲁棒性的前提下减弱了抖振.仿真结果表明,该方法具有动态响应快、转矩脉动小、在恒转矩区和弱磁区对电机参数变化具有强鲁棒性.     

感应电机并联运行矢量控制系统仿真研究

针对两台并联电机参数和负载不平衡的情况,在单台电机矢量控制数学模型的基础上,建立了两台并联感应电机在d-q坐标系下的数学模型,给出了基于平均转子磁通进行定向的矢量控制策略,利用定子电流的q轴分量控制两台电机的平均转矩,d轴分量兼顾控制平均转子磁通和偏差转矩。仿真结果表明,系统具有较好的动态、稳态性能。     

直接转矩控制的感应电机转矩和磁链加权最优控制

本文针对直接转矩控制系统存在较大的转矩脉动问题,提出一种新的控制方法。该方法在传统直接转矩控制的基础上,引入一个磁链脉动和转矩脉动加权最优评价指标函数,使感应电机的磁链脉动和转矩脉动最小,从而提高系统的性能。仿真表明:该方案能有效地解决磁链和转矩的脉动问题。