电机控制策略对电动车动力总成电磁振动的影响

旨在深入探讨电机控制策略对电动车动力总成电磁振动的影响。给出两类常用电机控制方法,即最大转矩电流比控制方法和直接转矩控制方法,搭建其电机控制模型;建立电机定转子二维电磁分析模型,对两类控制策略下的气隙磁密和电磁力进行仿真分析;并利用电动车动力总成机械结构模型,进一步分析动力总成关键点在两类控制方法下的振动响应。结果表明,所提供的综合考虑电机控制策略、电机本体电磁模型以及动力总成机械模型的联合仿真方法,可以有效预测电机控制策略对振动性能的影响,为从优化控制策略的角度,改善电动车的振动舒适性奠定理论基础。     

电动车动力总成在机械-电磁激励下的振动分析

以典型集中驱动式电动车的动力总成为研究对象,首先建立综合考虑驱动电机、传动系统、悬置支架以及冷却水套等影响的刚柔耦合模型,进行模态仿真分析与试验验证;然后分析作用于动力总成的电磁激励和机械激励,提出考虑电机控制策略影响的电磁激励仿真方法;最后进行电磁-机械综合激励作用下的电动车动力总成振动特性仿真与试验验证。结果表明,所提出的机-电-磁-控多物理场仿真方法可以有效的揭示多源动态激励对动力总成振动的影响,为电动车动力总成优化设计奠定理论基础。     

谐波注入在电动汽车动力总成电磁振动抑制中的应用EI北大核心CSCD

动力驱动总成的电磁振动水平严重影响着电动汽车的NVH性能。由于驱动电机结构的非理想和逆变器的非线性特性,电机的输出转矩存在较大的脉动。在一定的转速下,转矩谐波的频率会和动力总成的扭转模态频率一致,导致动力总成的共振。为了研究转矩脉动引起的电磁振动问题,建立了电机电磁模型和控制电路的联合仿真来对电磁激励进行分析,同时通过振动测试试验,认为动力总成在500~1500 r/min转速范围内的48阶振动是由转矩脉动引起的。为了抑制驱动电机输出的转矩脉动,采用谐波电流注入的方法来抵消电机运行时的谐波转矩,将RBF神经网络和遗传算法结合,对电流谐波进行优化。最后通过振动试验验证分析的准确性,结果表明,采用谐波注入的控制方法能够有效抑制动力总成的电磁振动。     

集中驱动式纯电动车动力传动系统扭转振动研究

针对电动车存在的动力传动系统扭转振动问题,提出综合考虑控制电机动态特性及传动系统间隙/柔性的机电耦合仿真方法。建立考虑电磁刚度影响的传动系统扭转振动集中质量模型,研究模态特性,并试验验证模型的正确性;考虑齿间侧隙及半轴柔性,搭建传动系统集中-分布质量模型进行动态响应仿真及试验验证;建立、仿真控制电机模型及机电耦合模型,获得转矩波动影响下传动系统扭转振动时频响应。结果表明,所提机电耦合仿真方法能呈现较丰富的动力学现象,有助于进一步揭示电动车传动系统扭转振动特性。     

电动车动力传动系机电耦合扭转振动分析与控制

对电动车动力传动系统的机电耦合扭转振动进行分析与控制。利用整车转鼓试验测得稳态工况下的电流信号,分析引发传动系统扭转振动的主要电流激励谐次;基于最大转矩电流比控制方法,结合传动系统机械振动模型,搭建综合考虑机械、电气相互影响的机电耦合模型,进行仿真分析;提出能够减小传动系统扭转振动幅值的电流谐波优化方法,阐述其原理并搭建其控制模块。控制前后的仿真结果表明,电流谐波优化方法可以有针对性的抑制电流的5倍、7倍谐波,减小6倍电流频率的转矩波动,降低传动系统在中高频固有频率处的振动幅值。     

电动汽车用开关磁阻电机瞬时转矩控制系统研究

介绍开关磁阻电机(SRM)作为电动汽车驱动电机的优势和潜力;根据电动汽车的行驶工况要求和电机自身的转矩特性,设计基于转矩分配策略的车用开关磁阻电机直接瞬时转矩控制(DITC)系统;并基于所设计的控制策略,在matlab/simulink软件中搭建控制系统仿真模型。仿真结果表明,所制定的控制策略改善开关磁阻电机的转矩脉动,使SRM能够满足电动汽车对动力性、系统响应以及乘坐舒适性的要求。     

集中驱动式电动车动力总成系统振动特性分析

建立某集中驱动式纯电动车动力总成系统的动态有限元模型,对作用于动力总成的各种激励进行分析和数值模拟。机械激励部分考虑齿轮传动系统的时变刚度、误差激励和齿轮冲击力,电磁激励部分通过永磁同步电机2D有限元电磁仿真得到作用于定子上的径向和切向电磁力波。将各类激励施加于动力总成箱体并进行动态响应求解,通过消声室整车试验验证仿真结果的准确性。结果表明,将动力总成视为整体、综合考虑各类激励的仿真方法能较好的预测电动车动力总成的振动特性。     

搭载分数槽永磁电机的电驱动总成振动控制

为探究搭载分数槽永磁电机的某电驱动总成在电磁激励、齿轮激励共同作用下的振动特性，通过整车NVH试验识别出电驱动总成在890 Hz与1 176 Hz处存在共振带。为控制该现象，综合考虑电机电磁力波、减速器齿轮激励以及总成结构耦合特性，建立电驱动总成壳体振动响应模型，采用多源激励与结构弱耦合的方法对总成壳体进行振动响应分析，并结合整车试验数据验证仿真分析的有效性，计算结果表明径向电磁力波对振动响应的贡献量较大。针对系统振动问题，建立转子分段斜极模型以及采用外圆开槽的方法，以期降低齿槽转矩、改善气隙磁场谐波从而控制壳体振动响应。该研究可为电驱动总成振动抑制提供一些参考。     

集中驱动式纯电动车抖动分析及主被动控制研究

以某典型纯电动车为研究对象,对其瞬态抖动问题进行分析与控制。首先,结合驱动系统常啮合的特点,建立考虑电机转子-齿轮传动系统的整车模型,对抖动现象进行机理推导和传递路径分析。然后从动力传动系统入手,建立其简化模型并进行前馈-后馈主动控制仿真和部分试验。在此基础上,从被动控制的角度进行动力总成悬置系统的优化。最后,对主被动综合控制的效果进行了基于整车仿真平台的验证。结果表明,所建整车模型适用于电动车抖动问题的仿真与控制;所用主被动相结合的控制方法,可以改善车身抖动情况、减小悬置点动反力,提高电动车的驾乘舒适性。     

基于谐波注入的永磁电机转矩脉动抑制策略研究

为解决多相永磁电机的转矩脉动问题,该文基于解析法、仿真以及实验的方法,提出一种抑制该类电机转矩脉动的方法.该文首先推导适用于任意相电机反电动势谐波和齿槽转矩引起的脉动转矩的通用解析表达式.然后,基于此模型,从控制的角度出发,提出通过采用电流谐波注入以补偿齿槽转矩和反电动势谐波的控制策略,分析所需注入的电流谐波特性的一般...     

纯电动客车振动试验分析及动力总成隔振优化

汽车电动化使动力总成的振动噪声特性发生很大变化,带来了新的NVH问题,作为短途客运主要运输工具的纯电动客车尤为明显。针对某纯电动客车在行驶中存在振动较大的问题,结合实车试验与理论仿真,研究其振动传递特性及隔振优化。首先,基于LMS Test.lab振动噪声测试平台,采集了车内地板与底盘关键点的振动信号进行振动试验分析,根据车内地板振动响应特性对18条振动传递路径进行振动贡献量分析,求解出各个传递路径对车内目标点振动的贡献量,确定振动的主要贡献路径。其次,根据传递路径分析结果,针对主要贡献路径上的减振关键环节(动力总成悬置)进行隔振性能分析,结果显示电机动力总成悬置系统较差的隔振性能是引起车内振动过大的主要原因。为此,进一步建立了六自由度动力总成优化模型,采用多岛遗传优化方法对悬置系统参数进行优化匹配设计。结果表明,悬置系统的隔振性能获得了显著提升,车内振动过大问题得到有效解决。     

纯电动车驱动电机加速噪声分析及优化

为研究纯电动车的电机电磁振动噪声问题，采用试验与仿真相结合的方法，对某款电机进行加速振动与噪声测试，通过诊断分析确定其主要噪声阶次为48阶，主要问题转速点为4 300 r/min、6 500 r/min和9 800 r/min，随后采用仿真手段对电机加速过程的电磁噪声进行电磁-振动-噪声的多物理场耦合分析，对比仿真与测试结果发现两者吻合较好，说明该仿真方法具有较高的精度。随后进行电磁噪声源及结构板块贡献量分析，发现转速点4 300 r/min和6 500 r/min的噪声主要由转矩脉动产生，而9 800 r/min的噪声由径向电磁力产生，主要声辐射部位为出线盒和控制器盖板，进而通过优化电机转子外圆开槽尺寸和结构刚度来降低电磁噪声，仿真及试验结果验证了优化后电磁噪声已明显降低。     

基于有限集模型预测控制BPMSMS输出性能研究

针对无轴承电机支撑的永磁同步电主轴运行时的电流响应不灵敏、转矩脉动和转子振动等问题,提出基于有限集模型预测控制算法的BPMSMS控制策略。在完整的BPMSMS电压模型基础上,考虑转矩电流和转子位移的影响,进一步推导悬浮绕组模型预测电流方程,建立完整的无轴承永磁同步电主轴模型预测控制下的电流数学模型。根据使用的代价函数分别求出转矩控制和悬浮力控制的最优开关状态量,使得实际电流与参考电流误差更小,以此获得更好的转矩控制效果和转子振动抑制效果。仿真实验结果表明：在有限集模型预测控制下,BPMSMS具有更好的电流跟踪效果,转矩脉动小;在外加负载和干扰力时也能实现转子的稳定悬浮,系统鲁棒性较好。     

电流自适应控制抑制开关磁阻电机转矩脉动

开关磁阻电机(SRM)的强非线性源自其双凸极结构、磁路非线性和脉冲供电方式。传统控制多采用SRM线性转矩模型求得参考电流,导致其运行时转矩脉动大。提出基于转矩偏差的双权值神经网络(DWNN)自适应PID控制与基于有限差分扩展卡尔曼滤波(FDEKF)预测电流的前馈补偿控制相结合的SRM控制策略。(1)加入偏差预处理,对转矩偏差进行非线性处理,实现"小误差,大增益,大误差,小增益"的控制,以此为基础进行双权值神经网络自适应PID的电流控制;(2)采用预测电流,构成参考电流的前馈补偿控制,提高控制系统一步预测能力。基于有限差分扩展卡尔曼滤波预测电流,将其与参考电流之差实时补偿参考电流,优化得到恒转矩下有效的控制电流,间接实现总转矩的有效控制。仿真结果证明所提控制策略能有效抑制SRM的转矩脉动。     

纯电动客车电机动力总成悬置系统的优化设计

建立某纯电动客车电机动力总成悬置系统的刚体动力学模型,分析电机动力总成激励,利用Adams软件进行悬置系统模态特性和频域响应特性的仿真分析。通过工程优化软件Isight与Matlab的集成,直接使用Isight中的多岛遗传算法对电机动力总成悬置系统进行优化设计,优化后的悬置系统隔振性能得到了提高。     

电动车用的无刷直流电机控制系统仿真

介绍一种电动车用的无刷直流电机的双闭环调速系统的仿真,该系统利用PWM调制方法对无刷直流电机的定子各相电压进行控制,从而达到控制电机转速的目的。电流的检测反馈环节,根据转子角度,采用移相的方法得到不同时刻的转矩电流值。将各模块组合在一起构成仿真系统,通过示波器得到性能较好的适合电动车用的电机转速曲线。     

基于测点优化与模态扩展的机械结构振动响应全场重构EI北大核心CSCD

提出一种基于测点优化与模态扩展的机械结构振动响应全场重构方法。使用D优化设计方法确定最优测点布置方案,根据模态扩展方法构造加速度响应扩展矩阵,从而实现由优化布置的有限测点的加速度响应重构机械结构全场加速度响应,并使用有限元分析软件读取重构的加速度响应,实现机械结构响应全场可视化。开展板结构数值仿真分析和振动响应重构试验,验证了当结构处于多模态共振或非共振状态下机械结构振动响应全场重构方法的有效性和鲁棒性。进一步,通过分析各阶加速度模态贡献量,精准选择主要振动模态分析机械结构的振动响应,实现了基于更少测点的振动响应全场重构。     

集成式动力总成振动噪声分析与主动控制研究

以电动汽车集成式动力总成为研究对象,综合考虑时变啮合刚度、啮合误差、啮合阻尼和齿侧间隙等影响,建立其机电耦合数学模型,采用变步长Runge-Kutta算法求解微分方程并获得轴承动载荷。以轴承动载荷为边界条件,通过有限元与边界元联合仿真的方法分析其振动噪声,并与试验对比分析。结果表明:箱体振动加速度和辐射声压在齿轮两级啮频及其倍频处产生峰值,仿真结果与试验结果保持了较好的一致性。针对集成式动力总成电机与齿轮箱直接耦合造成的轴系扭振问题,提出了一种基于自抗扰电流补偿的主动控制方法,用来抑制动力总成的扭振,并通过仿真验证了控制方法的有效性。     

永磁同步电主轴电机有限元分析和参数优化

根据经典的麦克斯韦瞬态电磁场分析理论,利用Ansoft有限元软件对永磁同步电主轴电机进行实时工况仿真和瞬态磁场分析,定量研究永磁电机定子槽口宽度和永磁体偏心距对齿槽转矩及力能特性的影响规律。根据齿槽转矩产生机理,提出优化电机结构参数抑制齿槽转矩的策略。仿真实验结果表明,根据所提策略优化后的主轴电机参数可明显削弱齿槽转矩,优化后的电机齿槽转矩下降63.4%,电机的动态输出性能得到提升。     

某车辆动力总成异常振动分析与改进

针对某SUV车柴油机动力总成产生异常振动导致操纵手柄剧烈振动这一实际问题,将振动试验测试与有限元仿真分析结合起来研究动力总成的振动动态特性。通过整车道路试验及转鼓试验,发现柴油机工作转速的二阶激励激起了动力总成系统共振,通过采用有限元方法建立了一种柴油机动力总成振动分析模型,计算分析了此动力总成的振动固有频率和固有振型,找到了导致动力总成弯曲刚度变差的原因—飞轮壳结构刚度不足。在验证了有限元仿真模型计算合理性基础上,通过改进设计飞轮壳结构,提高了动力总成的固有频率,使其避开了共振频率区间,最终消除了操纵手柄的异常振动。该试验与仿真分析方法对解决同类工程问题具有参考指导和应用价值。