直驅式電動汽車用新型橫向磁通永磁電機控制應用研究.pdf

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

2、價值的理論依據(jù)和技術支撐。
　　首先,簡要介紹新型TFPMM的基本結構、運行原理和電磁參數(shù)。在此基礎上,分別建立永磁同步和無刷直流兩種驅動模式下的數(shù)學分析模型,為后續(xù)驅動控制方案的研究奠定基礎。
　　接下來,從系統(tǒng)的開環(huán)控制入手,結合實際應用需要,對新型TFPMM的永磁同步和無刷直流兩種驅動模式進行綜合對比研究。結果表明,無刷直流驅動模式更適合于新型TFPMM,但需要采用提前換相方式削弱電樞反應影響、改善換相過程,使電機運行

3、性能進一步提高。采用后輪雙驅形式的現(xiàn)場裝車試驗證實了該結論的正確性和應用的可行性。
　　更進一步地,針對120°導通方式的開環(huán)無刷直流驅動模式,以最大轉矩電流比為控制目標,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轉速在線計算確定提前換相角,實現(xiàn)了變負載運行的自補償提前換相控制,獲得了滿意的效果,電機運行效率和過載能力顯著提升。此外,鑒于電動汽車高可靠性對無位置傳感器控制技術的實際需要,深入分析了相電壓檢測

4、法在新型TFPMM中產生附加誤差的機理,由此提出改進的補償方案,并由仿真結果和實驗結果證實該方案的有效性和實用性。
　　新型TFPMM開環(huán)運行時,不可避免存在轉矩脈動,但可以通過直接轉矩控制加以改善。兼顧高轉矩電流比和低轉矩脈動,本文提出了基于提前換相的有位置傳感器直接轉矩控制新方案。根據(jù)轉子位置和轉矩滯環(huán)比較器選擇電壓矢量,規(guī)避了傳統(tǒng)直接轉矩控制中的定子磁鏈給定困難和起動困難。仿真結果和實驗結果證實,該方案尤其適合于動態(tài)品質要求

5、較高的新型TFPMM驅動應用場合。
　　無位置傳感器控制技術仍是電動汽車的高可靠性應用需求。在傳統(tǒng)直接轉矩控制基礎上,針對定子磁鏈給定難問題,本文提出了無位置傳感器磁鏈自適應直接轉矩控制新方案,僅利用定子磁鏈位置和轉矩滯環(huán)比較器決定電壓矢量,配合換相補償以修正定、轉子磁鏈夾角與最佳提前換相角之間的偏差。系統(tǒng)仿真和實驗研究結果表明,該方案不僅有效規(guī)避了定子磁鏈給定難問題,還能兼顧高轉矩電流比和低轉矩脈動,有效提升了電機的運行效率和負