一種電動汽車用異步電機控制策略.pdf

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第47卷第9期 2013年9月 電力電子技術 Power Electronics Vo1 47 No 9 September 2013 一種電動汽車用異步電機控制策略 劉和平 譚天誠 郭 強 重慶大學 輸配電裝備及系統(tǒng)安全與新技術國家重點實驗室 重慶400044 摘要 針對廣泛應用于電動汽車驅動系統(tǒng)中的異步電機 根據(jù)電動汽車自身特性及行駛特點 結合效率優(yōu)化控 制和轉差頻率控制理論 提出雙模式控制策略 輕載時采用弱磁控制模式 爬坡或加速時勵磁水平快速恢復到 額定值并保持恒定 在此基礎上 設計了一種工程實現(xiàn)算法并進行了大量實驗 實驗結果驗證了所提方法的有 效性和實用性 同時兩種控制模式能實現(xiàn)快速平滑過渡 關鍵詞 電動汽車 異步電機 效率優(yōu)化 轉差頻率 中圖分類號 TM343 文獻標識碼 A 文章編號 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原理與設計 異步電機制造工藝成熟 可靠性高 價格低廉 在電動汽車電驅動系統(tǒng)中受到重視 其長期輕載 運行且負載變化范圍較寬 存在很大的節(jié)能空間 因此 如何進一步提高異步電機的運行效率已成 為關注的重要課題 普通變頻調速裝置大多采用 恒u f控制 其動態(tài)性能較差 不能使電機處于最 經(jīng)濟的運行狀態(tài) 矢量控制變頻調速通常采用恒 磁通控制 輕載時低效問題仍存在 且在實際應用 中 難以達到理想控制結果 l 1 這里提出一種適用于電動汽車用異步電機的 高效雙模式控制策略 當電動汽車運行于平坦路面 時 采用弱磁控制模式 可有效增加電動汽車的續(xù) 駛里程 爬坡或加速時采用恒磁通控制模式 能保 證電動汽車的轉矩輸出能力 快速跟隨與提速性能 基金項目 中央高校基本科研業(yè)務費資助 CDJXS11150011 定稿日期 2013 03 28 作者簡介 劉和平 1957一 男 重慶人 博士 教授 研究 方向為電動汽車 交流調速 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 一種電動汽車用異步電機控制策略 由于兩種模式相互切換時具有公共狀態(tài) tO tO 故能實現(xiàn)兩種控制模式的快速平滑 過渡 系統(tǒng)采用兩個工作模式 有兩個PID進行交 替工作 這時切換條件顯得尤為重要 3 實 驗 設計了電動汽車異步電機驅動平臺進行實 驗 異步電機參數(shù) 額定電壓29v 額定電流234A 額定功率10 kW 額定轉速2 500 r rain一 rtp 2 最 大轉速8 500 r min 1 375 mH 1 381 mH L 1 352 mH R 8 359 mn R 7 812 mn 實驗中電 流PID調節(jié)周期66 7 IXS PWM斬波頻率15 kHz 逆變器直流母線電壓 48 V 首先進行兩種控 制模式切換實驗 結果如圖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 電機線電流和轉差頻率 0 t 100 ms 格 c 線電流 圖4從模式I切換到模式II的實驗波形 Fig 4 Experimental waveforms from mode I to mode II t S t S a 電機線電流和轉差頻率 b 岍口轉矩 蝗 一 E z一 h