電動汽車用永磁同步電機(jī)高速區(qū)弱磁優(yōu)化控制研究.pdf

1、汽車產(chǎn)業(yè)是體現(xiàn)國家競爭力的標(biāo)志性產(chǎn)業(yè)，在國民經(jīng)濟(jì)和社會經(jīng)濟(jì)中發(fā)揮著重要作用。電動汽車是汽車產(chǎn)業(yè)應(yīng)對能源安全、氣候變化和環(huán)境保護(hù)的重要結(jié)構(gòu)升級與突破口，已成為21世紀(jì)極具市場潛力的“綠色”產(chǎn)業(yè)。作為能量存儲系統(tǒng)與車輪之間的紐帶，電驅(qū)動系統(tǒng)是電動汽車的心臟，它由電動機(jī)、逆變器和控制器等組成，決定了整車性能的優(yōu)劣。永磁同步電機(jī)(permanent magnetsynchronous motor，PMSM)特別是稀土永磁同步電機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)

2、行可靠、體積小、質(zhì)量小、損耗少、效率高等顯著優(yōu)點(diǎn)，在電動汽車電驅(qū)動系統(tǒng)中極具應(yīng)用價值。
　　電動汽車運(yùn)行工況復(fù)雜、加減速頻繁以及需有高速行駛能力等特點(diǎn)，要求其電驅(qū)動系統(tǒng)具有較高的魯棒性、動態(tài)響應(yīng)性能以及較寬的弱磁調(diào)速范圍。與此同時，電能有限且儲存成本高的特點(diǎn)亦要求電驅(qū)動系統(tǒng)弱磁運(yùn)行時有著較高的運(yùn)行效率。本文針對電動汽車高速弱磁區(qū)的上述的需求，主要從電機(jī)控制與逆變器控制兩個層面開展優(yōu)化控制策略研究。
　　本文首先總結(jié)了永磁同步

3、電機(jī)弱磁控制方法及其PWM調(diào)制技術(shù)，為永磁同步電機(jī)弱磁優(yōu)化控制策略及其電壓調(diào)制提供了理論基礎(chǔ)。
　　在電機(jī)控制層面上，重點(diǎn)研究了單電流弱磁控制方法，并在傳統(tǒng)單電流控制的基礎(chǔ)上提出一種基于梯度下降法的單電流控制。該方法利用電機(jī)運(yùn)行點(diǎn)的恒轉(zhuǎn)矩方向在電流下降梯度上的投影關(guān)系修正交軸電壓給定，在保留單電流控制動態(tài)響應(yīng)快、弱磁深度高、對直流母線電壓和負(fù)載的變化魯棒性較好等優(yōu)點(diǎn)的同時，使得電機(jī)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行電流最小，實(shí)現(xiàn)電機(jī)運(yùn)行效率的提升。仿真和實(shí)

4、驗(yàn)結(jié)果表明:該方法和基于線性化的單電流控制相比，可以有效提高內(nèi)置式永磁同步電機(jī)高速區(qū)的運(yùn)行效率，為系統(tǒng)的高效運(yùn)行提供了有效途。
　　在逆變器控制層面上，針對永磁同步電機(jī)弱磁運(yùn)行時一般工作在接近最大調(diào)制比區(qū)域的特點(diǎn)，提出一種基于矢量控制的最小開關(guān)損耗PWM電壓調(diào)制，配合電機(jī)弱磁運(yùn)行。該方法結(jié)合矢量控制原理，綜合了利用多種不連續(xù)PWM策略及其中間狀態(tài)，有效降低了逆變器開關(guān)損耗，并在電機(jī)弱磁運(yùn)行時降低逆變器輸出電壓的諧波含量，減小了轉(zhuǎn)矩