【精編匯總版】電動車輛永磁混合電機的優(yōu)效率控制合集

1、【精編匯總版】電動車輛永磁混合電機的優(yōu)恪守操作合集】7/7【精編匯總版】電動車輛永磁混合電機的優(yōu)恪守操作合集電動車輛永磁混合電機的最優(yōu)恪守操作摘要：本文探討了對一種新型無刷永磁混合電機的調(diào)控以抵達(dá)其最優(yōu)恪守。 方式是基于該電機在廣轉(zhuǎn)矩速度局限內(nèi)具髙恪守的潛能，相應(yīng)地調(diào)節(jié)勵磁 電流以得到最小的總損耗。優(yōu)化操作器在電動車輛上應(yīng)用前景好。1弁言當(dāng)代的電動車輛（EVs）要求籌劃機具有高效能，高功率密度，髙效 反映制動，廣調(diào)速，可控性好，魯棒性能好，可靠及無需維護(hù)等優(yōu)點。我 們的方針是研制一種先進(jìn)的電念頭系統(tǒng)，它將擁右苴流電念頭的靈活的速 度操作性能，同時也右交流電念頭的髙可靠性，良好魯棒性和兒乎無需維

2、 護(hù)的優(yōu)點。比來幾年，否港大學(xué)的國際電動車輛研究中心起頭動手為電動 交通器材大綱一種高效的交流電念頭及驅(qū)動系統(tǒng)。永磁式混合電念頭 （PMHM）及其驅(qū)動系統(tǒng)恰是為滿足電動車輛出格大綱的。與感到電念頭對照，永磁式電念頭具冇顯著的優(yōu)點，如：髙能量密度, 高恪守，和更好的可控性。但，永磁式電念頭的勵磁場不容易減弱，因其 恒功率行駛里程很廣；而其驅(qū)動系統(tǒng)很容易舉行恒轉(zhuǎn)矩操作，因磁體能維 持幾乎恒定的氣隙磁鏈。而電動車輛，其牽引荷載必要恒定轉(zhuǎn)矩來抵達(dá)額 定轉(zhuǎn)速，及恒動力操作來提高速度，詳見Fig. 1。Fig.2中的PMHM能滿足 以上要求，它是通過采用一種新的激勵體系研制出來的。其激勵系統(tǒng)包括 永磁體和

3、勵磁繞組。通過調(diào)整附加的平穩(wěn)場屮的勵磁電流，可以等閑的弱 化磁鏈。因兼有永磁體和勵磁繞組，PMHM能抵達(dá)更髙的氣隙磁鏈密度和 能量密度。勵磁繞組的另一個重要功能是可以優(yōu)化PMHM的恪守和能量因 子，使電念頭的轉(zhuǎn)矩速度特性容易調(diào)控從而來滿足荷載要求，而且在廣的速度范雨具冇髙恪守。恪守對于電動車輛的電念頭來說是一個很重要的因 素。為了提高可行駛里程，冇必要在低荷載和高速行駛過程屮優(yōu)化行駛效率。本文的目的是為PMHM驅(qū)動系統(tǒng)提供一個貫穿整個行駛過程的最優(yōu) 的恪守操作表格模板，其關(guān)鍵是在給定的行駛速度和轉(zhuǎn)矩要求下調(diào)節(jié)勵磁電流來 使總損耗最小。第二部份，將介紹PMHM模型。第三部份具體介紹得雷的Fig.

4、1.電動車輛的轉(zhuǎn)矩速度特征2 PMHM模型PMHM具冇永磁體無刷電念頭的諸如高效能和高恪守密度等基本特 性，同時通過添加平穩(wěn)場繞組，它克制了永磁體無刷電念頭的次要缺點一 恒磁鏈。PMHM的定子和普通的三訂交流電念頭的相似，向其轉(zhuǎn)子采用爪極構(gòu) 造，該構(gòu)造次要包含永磁體和平穩(wěn)場繞組用來提供氣隙磁鏈。PMHM的新 構(gòu)型見Fig.2,其磁場線的分布是三維的。PMHM的大綱和優(yōu)化采用了三相 有限單元網(wǎng)格法。磁通量密度萬分布通過三相右限單元網(wǎng)格法盤算出來， 見Fig.3,其屮磁通量密度萬的矢量箭頭表格模板示偏向和相應(yīng)通量密度人小。 必需注意的是永磁體和平穩(wěn)場繞組發(fā)作的磁通勢在自然界屮是不穿插的。通過剖析磁

5、場，PMHM的數(shù)學(xué)模型曾經(jīng)成立。以下關(guān)于PMHM的討論 成立在按轉(zhuǎn)子磁場定向的參考坐標(biāo)系屮永磁同步電念頭熟悉的d-q軸模型的底子上，運用這個模型必要采用一系列的尺度假設(shè)，如:(a)忽略磁性飽和的情況。(b)定子繞組是正弦曲線分布的，定子電流只在氣隙內(nèi)發(fā)作正弦磁鏈，而不考慮其他因素。(c)三相定了繞組都不異，H每兩相之間的電夾角是120度。(d)定子無荷我時電動勢呈正弦曲線，這樣定子和轉(zhuǎn)子之間的冗感是6的正弦函數(shù)。(e)因最新的髙能永磁體材料的B-H是線性關(guān)系，見Fig.4 (a),故磁體可被看做模型，關(guān)磁通勢源Fpm和相連的直線式磁阻Rpm的，見Fig.4(b),一個磁體材料在B-H坐標(biāo)系的第

6、二象限屮存在抗磁力兒和線性特征，磁通勢是Fpm二Hclpm，Ipm是磁體的寬度，磁體的電流ipm足通過公式計ipm= Ky/ Hc IpmFig.4. Nd Fe B的去磁化特征onF pn(b)因此，系統(tǒng)模型方程式如下:J =（因+國斗【50）j其中:岡=( 000匕0000%厶0厶0 0Ld ()Lfi 00/04000Lj0000 HYPERLINK l bookmark4 o Current Document o- 4ooLd0LxfLspI00000000通過引進(jìn)假想電阻pm，永磁體以等效磁電流ipm表格模板示，其值定義為勵磁電壓Epm,4 % Ju Epm=pmipm =、(3)故

7、，電磁轉(zhuǎn)矩和屈極對是： id丿的(4)運動方程式如下：JDpa)r + %=T1 小勺其中，D是摩擦系數(shù)，J是慣性矩PMHM的新構(gòu)造給制動系統(tǒng)添加了一個操作變量勵磁電流if。PMHM的恪守可以通過適應(yīng)性的調(diào)節(jié)行駛過程中它的終端電壓和勵磁電流來優(yōu)化得到固定的功率和速度，如下表格模板示：7 = maxQ, Ef 30, P = Const- Const (6)3 PMHM制動系統(tǒng)PMHM的次要電路圖見Fig,5。笫三代智能電源組PM100RSA60,包含七個 功能電子設(shè)備，被選為電壓電源變卦器。該變卦器被大綱用來驅(qū)動頻次范 圍是2800Hz,頻次階躍是0.125Hz的特定PMHM。PWM模型采用適

8、 時盤算的電壓空間矢量調(diào)制技術(shù)?？臻g矢量調(diào)制的最顯著優(yōu)點是安裝的微措置方案錯的減少及發(fā)作的脈動損耗靠近最小。PMHM驅(qū)動系統(tǒng)中有一個場驅(qū)動電路，它是為整個驅(qū)動系統(tǒng)出格大綱 的，用來將PMHM的勵磁電流提高從而減弱磁鏈。該驅(qū)動系統(tǒng)提供諸如：交流電壓，交流電流，電念頭相電流，速度和 轉(zhuǎn)子地位等的反映。這樣，錯誤的信號，如：交流電壓不夠或過高，交流 電流過髙，電動電機流過髙，IGBT模型錯誤，電念頭溫渡過高和轉(zhuǎn)換器溫 渡過初等，都可以被發(fā)現(xiàn)，以防止非常操作發(fā)作。Fig.6是PMHM最優(yōu)恪守操作下的速度操作系統(tǒng)的方塊圖。該操作系統(tǒng) 按PMHM的特性，將一個新的模糊操作器與矢量操作器合并在一起。一個 比

9、例積分（PD操作器元件也包含在其中，用來判斷丄作時尺度轉(zhuǎn)矩值T*。 依據(jù)電念頭速度w,丄作尺度轉(zhuǎn)矩值T*,模糊邏輯操作器可用來調(diào)節(jié)勵磁 電流卜并能估計PMHM的氣隙磁鏈少”，從而操作電念頭工作在最優(yōu)恪守 點。矢量操作器分辯操作磁化組件和轉(zhuǎn)矩組件來得到高恪守的工作。最優(yōu)恪守操作的模糊鳩合定義如下，模糊邏輯操作器包含兩個模糊狀態(tài) 變量和兩個操作變量來得到最大恪守操作。笫一個變量是要求速度和實際速度之間的偏向。%=0） -G）N （7）描述速度偏向的模糊變量總體分紅七個有堆疊的模糊鳩合:止的大偏向 （PL。，止的中等偏向（PMs）,正的小偏向（PSs）,零偏向（Zs）,負(fù)的小 偏向（NSs）,負(fù)的中

10、等偏向（NMs）,和負(fù)的大偏向（NLs）。Fig.7（a）用三 角形表格模板示了各成員的品級分布。（b）轉(zhuǎn)矩偏向Fig. 7.模糊變量的組分分布笫二個模糊狀態(tài)變量是電念頭預(yù)期轉(zhuǎn)矩和實際轉(zhuǎn)矩間的偏向。石7 = 4 - Tv（8）描述轉(zhuǎn)矩戻差的模糊變量總體分紅七個有堆疊的模糊鳩合:正的大偏向 （PL。，止的中等偏向（PMs）,正的小偏向（PSs）,零偏向（Zs）,負(fù)的小 偏向（NSs）,負(fù)的中等偏向（NMs）,和負(fù)的大偏向（NLs）。Fig.7（b）表格模板示 了各成員的品級分布。電念頭轉(zhuǎn)矩是依據(jù)PI操作器估計的。操作變量是勵磁電流If和估計的氣隙磁鏈0*。每個操作法則都可以 用狀態(tài)變量Es和&表

11、格模板示，也可用操作變量if和0#表格模板示。電流i和電阻 R法則如下：R（：如果 ElA , Et=Bj 那么 if=Q, 3*=Dj其中A, Bi , G， D都是模糊部份。依據(jù)模擬和嘗試成果，if利0*的杳閱表格模板分辯是表格模板I和表格模板H,用的是最龐大最基本的界面方式。模糊操作溶的成果是精確值，最終的模糊鳩合的 組介是用最大菜合方式將所冇模糊鳩合的法則輸出的聯(lián)合。4成果PMHM操作附加的平穩(wěn)場繞組來調(diào)控氣隙磁鏈，F(xiàn)ig.8是嘗試成果， 可看出勵磁電流的影響。Fig.8 (a)是i0時的后電動勢Epm，值得注意的 是磁鏈分布兒乎呈支弦曲線。Fig.8 (b)是PMHM的磁鏈弱化過程，

12、改動 勵磁繞組電流能很容易弱化PMHM的磁鏈。(a) Back EMF E= 0,w = 1 QQOrpm ).Fig.8 PMHM的場弱化(b)磁鏈弱化曲線電念頭和其驅(qū)動系統(tǒng)的布局大綱是為了得到最人的總系統(tǒng)恪守。對于電 動車輛，操作器的士要功能集屮在加速，減速和優(yōu)化恪守操作。恪守優(yōu)化 操作策略是基于微措置方案機系統(tǒng)的。假定系統(tǒng)在平均采樣率的情況下丄作。 在每個采樣期間，尺度速度W*和電念頭反映速度W之間的偏向通過數(shù)字比 例積分(PD操作器措置方案，并發(fā)作尺度轉(zhuǎn)矩T*,原后用模糊邏輯操作器來 判斷尺度電流if*和氣隙磁鏈?zhǔn)噶坎僮髌饔每臻g矢量模型發(fā)作終端電 壓，以發(fā)作轉(zhuǎn)換信號來操作變卦器。Fig

13、.9是PMHM驅(qū)動系統(tǒng)的模擬流程 圖。操作一個嘗試型PMHM的實際參數(shù)來模擬整個驅(qū)動系統(tǒng)，F(xiàn)ig. 10是一 個典型的平穩(wěn)狀態(tài)相電流波形。Fig. 11浮現(xiàn)的是總的PMHM驅(qū)動系統(tǒng)的動態(tài)變卦，F(xiàn)ig.ll (a)屮是在 啟動(t=0)和俄然荷載增加(t=0.8s)時速度的變卦。Fig.ll (b)是相應(yīng)的 電念頭轉(zhuǎn)矩變卦。為得到髙效操作，在恒轉(zhuǎn)矩工作時需弱化氣隙磁鏈來舉行低轉(zhuǎn)矩操作, 在恒功率工作時需弱化氣隙磁鏈來舉行高速操作。從Fig. 12中可以得到 PMHM在整個行駛里程中的恪守情況。5結(jié)論我們成功的研制出一種新型的無刷式永磁體混合電念頭及其驅(qū)動系統(tǒng), 該電念頭不光具有髙效能，高功率密度的優(yōu)點，還能在恒功率.工作時撐持 更廣的速度局限。通過采用爪極轉(zhuǎn)子構(gòu)造，電念頭變得比從前更小巧，更 緊奏，這對電動車輛的推出去說很必要。而且，調(diào)節(jié)