一種電動(dòng)汽車(chē)用異步電機(jī)控制策略.pdf

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第47卷第9期 2013年9月 電力電子技術(shù) Power Electronics Vo1 47 No 9 September 2013 一種電動(dòng)汽車(chē)用異步電機(jī)控制策略 劉和平 譚天誠(chéng) 郭 強(qiáng) 重慶大學(xué) 輸配電裝備及系統(tǒng)安全與新技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 重慶400044 摘要 針對(duì)廣泛應(yīng)用于電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中的異步電機(jī) 根據(jù)電動(dòng)汽車(chē)自身特性及行駛特點(diǎn) 結(jié)合效率優(yōu)化控 制和轉(zhuǎn)差頻率控制理論 提出雙模式控制策略 輕載時(shí)采用弱磁控制模式 爬坡或加速時(shí)勵(lì)磁水平快速恢復(fù)到 額定值并保持恒定 在此基礎(chǔ)上 設(shè)計(jì)了一種工程實(shí)現(xiàn)算法并進(jìn)行了大量實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了所提方法的有 效性和實(shí)用性 同時(shí)兩種控制模式能實(shí)現(xiàn)快速平滑過(guò)渡 關(guān)鍵詞 電動(dòng)汽車(chē) 異步電機(jī) 效率優(yōu)化 轉(zhuǎn)差頻率 中圖分類(lèi)號(hào) TM343 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1000一lOOX 2Ol3 09 0072 03 A Control Strategy for Asynchronous Motor in Electric Vehicles LIU He ping TAN Tian cheng GUO Qiang Chongqing University Chongqing 400044 China Abstract Dual mode control strategies are proposed aiming at asynchronous motors widely used in driving system of electric vehicles according to requirements for features of electric vehicles and driving features and with the combi nation of electric efficiency S optimal control and slip equency theory At the time of light load field weakening control mode is adopted At the time of climbing or acceleration excitation level can return to rated value quickly and maintain constancy A kind of engineering realization algorithm is designed and a large number of experiments are conducted by programming Experimental results verify effectiveness and practicability of the mentioned method Two kinds of control modes also can realize rapid and smooth transition Keywords electric vehicles asynchronous motor efficiency optimization slip frequency Foundation Project Supported by the Fundamental Research Funds for the Central Universities Project No CDJXS1115001 1 1 引 言 2原理與設(shè)計(jì) 異步電機(jī)制造工藝成熟 可靠性高 價(jià)格低廉 在電動(dòng)汽車(chē)電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中受到重視 其長(zhǎng)期輕載 運(yùn)行且負(fù)載變化范圍較寬 存在很大的節(jié)能空間 因此 如何進(jìn)一步提高異步電機(jī)的運(yùn)行效率已成 為關(guān)注的重要課題 普通變頻調(diào)速裝置大多采用 恒u f控制 其動(dòng)態(tài)性能較差 不能使電機(jī)處于最 經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行狀態(tài) 矢量控制變頻調(diào)速通常采用恒 磁通控制 輕載時(shí)低效問(wèn)題仍存在 且在實(shí)際應(yīng)用 中 難以達(dá)到理想控制結(jié)果 l 1 這里提出一種適用于電動(dòng)汽車(chē)用異步電機(jī)的 高效雙模式控制策略 當(dāng)電動(dòng)汽車(chē)運(yùn)行于平坦路面 時(shí) 采用弱磁控制模式 可有效增加電動(dòng)汽車(chē)的續(xù) 駛里程 爬坡或加速時(shí)采用恒磁通控制模式 能保 證電動(dòng)汽車(chē)的轉(zhuǎn)矩輸出能力 快速跟隨與提速性能 基金項(xiàng)目 中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)資助 CDJXS11150011 定稿日期 2013 03 28 作者簡(jiǎn)介 劉和平 1957一 男 重慶人 博士 教授 研究 方向?yàn)殡妱?dòng)汽車(chē) 交流調(diào)速 72 lref U I 1 垂 圖1雙模式控制策略總體框圖 Fig 1 Overall block diagram of the dual mode control strategy 一種電動(dòng)汽車(chē)用異步電機(jī)控制策略 由于兩種模式相互切換時(shí)具有公共狀態(tài) tO tO 故能實(shí)現(xiàn)兩種控制模式的快速平滑 過(guò)渡 系統(tǒng)采用兩個(gè)工作模式 有兩個(gè)PID進(jìn)行交 替工作 這時(shí)切換條件顯得尤為重要 3 實(shí) 驗(yàn) 設(shè)計(jì)了電動(dòng)汽車(chē)異步電機(jī)驅(qū)動(dòng)平臺(tái)進(jìn)行實(shí) 驗(yàn) 異步電機(jī)參數(shù) 額定電壓29v 額定電流234A 額定功率10 kW 額定轉(zhuǎn)速2 500 r rain一 rtp 2 最 大轉(zhuǎn)速8 500 r min 1 375 mH 1 381 mH L 1 352 mH R 8 359 mn R 7 812 mn 實(shí)驗(yàn)中電 流PID調(diào)節(jié)周期66 7 IXS PWM斬波頻率15 kHz 逆變器直流母線電壓 48 V 首先進(jìn)行兩種控 制模式切換實(shí)驗(yàn) 結(jié)果如圖4 5所示 400 300 200 l0O 0 3 2 1 0 r 甄 模式II一 一 頂麗 蒂 模式II 0 2 0 4 0 6 0 8 t s a 電機(jī)線電流和轉(zhuǎn)差頻率 0 t 100 ms 格 c 線電流 圖4從模式I切換到模式II的實(shí)驗(yàn)波形 Fig 4 Experimental waveforms from mode I to mode II t S t S a 電機(jī)線電流和轉(zhuǎn)差頻率 b 岍口轉(zhuǎn)矩 蝗 一 E z一 h