直驅(qū)式電動(dòng)汽車(chē)用新型橫向磁通永磁電機(jī)控制應(yīng)用研究.pdf

1、傳統(tǒng)汽車(chē)日益嚴(yán)重的燃油消耗和尾氣排放不斷加劇著能源危機(jī)和環(huán)境污染,也間接促進(jìn)了電動(dòng)汽車(chē)的快速發(fā)展。橫向磁通永磁電機(jī)(Transverse Flux Permanent Magnet Motor,TFPMM)具有低速性能好、轉(zhuǎn)矩密度高的突出特點(diǎn),是電動(dòng)汽車(chē)直驅(qū)式輪轂電機(jī)的優(yōu)選實(shí)施方案之一。為此,本文以課題組研制的擬應(yīng)用于直驅(qū)式電動(dòng)汽車(chē)的一種新型TFPMM為控制對(duì)象,針對(duì)不同層面的應(yīng)用需求,探討有效的驅(qū)動(dòng)控制方案,以為實(shí)際應(yīng)用提供有重要指導(dǎo)

2、價(jià)值的理論依據(jù)和技術(shù)支撐。
　　首先,簡(jiǎn)要介紹新型TFPMM的基本結(jié)構(gòu)、運(yùn)行原理和電磁參數(shù)。在此基礎(chǔ)上,分別建立永磁同步和無(wú)刷直流兩種驅(qū)動(dòng)模式下的數(shù)學(xué)分析模型,為后續(xù)驅(qū)動(dòng)控制方案的研究奠定基礎(chǔ)。
　　接下來(lái),從系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)控制入手,結(jié)合實(shí)際應(yīng)用需要,對(duì)新型TFPMM的永磁同步和無(wú)刷直流兩種驅(qū)動(dòng)模式進(jìn)行綜合對(duì)比研究。結(jié)果表明,無(wú)刷直流驅(qū)動(dòng)模式更適合于新型TFPMM,但需要采用提前換相方式削弱電樞反應(yīng)影響、改善換相過(guò)程,使電機(jī)運(yùn)行

3、性能進(jìn)一步提高。采用后輪雙驅(qū)形式的現(xiàn)場(chǎng)裝車(chē)試驗(yàn)證實(shí)了該結(jié)論的正確性和應(yīng)用的可行性。
　　更進(jìn)一步地,針對(duì)120°導(dǎo)通方式的開(kāi)環(huán)無(wú)刷直流驅(qū)動(dòng)模式,以最大轉(zhuǎn)矩電流比為控制目標(biāo),提出了基于提前換相的有位置傳感器控制新方案。根據(jù)直流母線電流和電機(jī)轉(zhuǎn)速在線計(jì)算確定提前換相角,實(shí)現(xiàn)了變負(fù)載運(yùn)行的自補(bǔ)償提前換相控制,獲得了滿意的效果,電機(jī)運(yùn)行效率和過(guò)載能力顯著提升。此外,鑒于電動(dòng)汽車(chē)高可靠性對(duì)無(wú)位置傳感器控制技術(shù)的實(shí)際需要,深入分析了相電壓檢測(cè)

4、法在新型TFPMM中產(chǎn)生附加誤差的機(jī)理,由此提出改進(jìn)的補(bǔ)償方案,并由仿真結(jié)果和實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí)該方案的有效性和實(shí)用性。
　　新型TFPMM開(kāi)環(huán)運(yùn)行時(shí),不可避免存在轉(zhuǎn)矩脈動(dòng),但可以通過(guò)直接轉(zhuǎn)矩控制加以改善。兼顧高轉(zhuǎn)矩電流比和低轉(zhuǎn)矩脈動(dòng),本文提出了基于提前換相的有位置傳感器直接轉(zhuǎn)矩控制新方案。根據(jù)轉(zhuǎn)子位置和轉(zhuǎn)矩滯環(huán)比較器選擇電壓矢量,規(guī)避了傳統(tǒng)直接轉(zhuǎn)矩控制中的定子磁鏈給定困難和起動(dòng)困難。仿真結(jié)果和實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí),該方案尤其適合于動(dòng)態(tài)品質(zhì)要求

5、較高的新型TFPMM驅(qū)動(dòng)應(yīng)用場(chǎng)合。
　　無(wú)位置傳感器控制技術(shù)仍是電動(dòng)汽車(chē)的高可靠性應(yīng)用需求。在傳統(tǒng)直接轉(zhuǎn)矩控制基礎(chǔ)上,針對(duì)定子磁鏈給定難問(wèn)題,本文提出了無(wú)位置傳感器磁鏈自適應(yīng)直接轉(zhuǎn)矩控制新方案,僅利用定子磁鏈位置和轉(zhuǎn)矩滯環(huán)比較器決定電壓矢量,配合換相補(bǔ)償以修正定、轉(zhuǎn)子磁鏈夾角與最佳提前換相角之間的偏差。系統(tǒng)仿真和實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果表明,該方案不僅有效規(guī)避了定子磁鏈給定難問(wèn)題,還能兼顧高轉(zhuǎn)矩電流比和低轉(zhuǎn)矩脈動(dòng),有效提升了電機(jī)的運(yùn)行效率和負(fù)