一种优化开关磁阻电机换相区控制策略的高效率转矩分配函数

转矩分配函数被广泛应用于抑制开关磁阻电机的转矩脉动。然而,输入相转矩跟踪不足或者输出相产生较大的负转矩这两种情况通常会导致电机的转矩脉动难以得到有效抑制,并降低电机的运行效率。因此,为了能够有效降低电机的转矩脉动并提高电机的效率,提出了一种新型的转矩分配函数控制策略。在提出的转矩分配函数控制策略中,电机的换相区域分为两个区域。在前一区域中,通过降低输入相转矩分配的比例,可以实现输入相实际转矩快速跟踪参考转矩,电机的转矩脉动有效降低。同时由于在输入相电感变化率较低时减少输入相分配的转矩,从而输入相的峰值电流随之降低,电机的转矩电流比提高。在后一区域中,将输出相的电流在转子对齐位置附近处减小到0,以避免产生较大的负转矩。因此,在所提出的方案下,电机的转矩脉动得到有效抑制,电机的效率也得到了提高。为了验证该方法的有效性,在一台12/8三相开关磁阻电机上进行了仿真和实验。结果表明,所提出的转矩分配函数控制策略能有效降低开关磁阻电机转矩脉动,也能有效地提高开关磁阻电机的运行效率。

基于改进型转矩分配函数的开关磁阻电机转矩与峰值电流优化研究

开关磁阻电机(SRM)使用传统的转矩分配函数控制时由于转矩分配函数的开关角度恒定,使其在换相阶段出现较为明显的转矩脉动和较高的峰值电流现象。针对这一现象,提出实时调节开关角度的指数型转矩分配函数的控制方法来降低转矩脉动与相峰值电流。与传统的转矩分配控制进行比较分析,所提算法能够在不同电机转速下抑制转矩脉动和降低SRM定子绕组换相峰值电流,在中低速情况下,实时优化转矩分配函数开关角与重叠角,提高了SRM的运行效率。以一台2.2 kW的12/8开关磁阻电机作为控制对象,建立控制系统仿真模型,通过仿真和实验验证了所提算法的有效性。

基于NSGA-Ⅱ算法的分布式驱动电动汽车制动转矩分配控制策略研究

针对分布式驱动电动汽车制动安全性和制动能量回收兼顾的问题,研究了基于NSGA-Ⅱ多目标优化算法的车辆制动转矩分配控制策略。建立基于模糊控制的优化集筛选模块,根据车速以及需求制动转矩从Pareto前沿优化集中确定最优转矩分配系数。以某款乘用车为研究对象,基于MATLAB/Simulink和VPAT搭建制动转矩分配控制策略模型进行仿真,并搭建硬件在环仿真平台,对算法的实时性和有效性进行了验证。结果表明:WLTC工况下,基于NSGA-Ⅱ的制动转矩分配的控制策略制动转矩分配系数更加接近理想Ⅰ曲线对应的分配系数,电机制动高效区工作点提高了9.51百分点,再生制动能量回收率提升4.71百分点。

基于自抗扰滑模控制的开关磁阻电机转矩分配控制策略

针对开关磁阻电机运行时存在的转矩波动大与外部干扰下电机运行不稳定等问题,该文提出了一种基于自抗扰滑模控制的开关磁阻电机转矩分配控制策略。由于传统滑模控制中趋近律采用的符号函数引起系统振荡频率高,造成被控对象抖振大,该文采用新型滑模趋近律,用平滑函数代替符号函数,并引入状态变量,同时提升了响应速度并降低抖振;此外,为了解决开关磁阻电机外部干扰对电机运行带来的稳定性问题,该文设计了一种自抗扰扩张状态观测器,这种观测器可以实现对负载扰动的实时观测,将观测值作为滑模速度控制器的前馈补偿,减小电机固有参数不确定对控制系统的影响。最后,通过仿真和实验验证了所提出的方案能够有效地改进控制系统在不同工况下的动态性能。

基于混合粒子群的电动汽车转矩分配策略研究

针对双电机驱动系统电动汽车前、后轴电机转矩分配问题,利用Simulink与AVL-Cruise软件建立了双电机电动汽车整车模型;基于车辆构型特点建立双电机驱动系统效率数学模型,以双电机驱动系统的整体效率最高为优化目标,在前、后轴电机特性约束范围内通过混合粒子群算法,对转矩分配系数进行迭代优化研究。仿真结果表明,在单个工况点和连续运行工况下,混合粒子群算法的转矩分配策略能够实现合理的转矩分配满足车辆行驶的需求,在NEDC、CLTC-P、WLTC三种循环工况下,采用该策略的电动汽车续驶里程延长了11.71%、9.06%、9.46%,双电机电动汽车的经济性明显提升。

基于效率最优的前后轴式两档电动车转矩分配策略

针对前后轴式电动两档四驱汽车的转矩分配问题,提出了一种综合效率最优的方法。以综合效率最优为目标,建立整车能量效率数学模型,采用系统效率最优分配的方法,获得整车效率最优扭矩分配系数矩阵。在Avl-Cruise和MATLAB Simulink中建立联合仿真环境,对效率最优扭矩分配模型利用CLTC(中国轻型汽车行驶工况)进行验证。仿真结果表明,与平均分配扭矩策略相比,效率最优分配策略能有效分配前后轴电机转矩,令电机的工作区间处于合适的效率上,使电耗有效降低。

分布式四驱电动汽车能耗最优转矩分配

为解决分布式四驱电动汽车整车能耗问题,提出一种基于能耗优化的转矩分配策略。首先,建立分布式四驱电动汽车前向仿真模型;其次,分析分布式四驱电动汽车能耗特征,以降低整车能耗为目标,建立转矩优化分配的数学模型,得到能耗最优时的转矩分配结果,结合整车模型对系统总损耗进行仿真分析。

基于转矩分配函数的开关磁阻电机转矩脉动抑制研究

为减少开关磁阻电机的转矩脉动,提出基于改进型转矩分配函数的开关磁阻电机控制策略。采用Ansoft maxwell有限元分析软件建立开关磁阻电机模型,并通过分析建立开关磁阻电机转矩-电流-转子位置以及磁链-电流-转子位置的相互关系,改进传统立方型转矩分配函数,进而建立改进的立方型转矩分配函数控制模型,在匀速、加速、紧急制动3种工况下进行仿真。结果表明:与传统立方型转矩分配函数相比,改进后的立方型转矩分配函数在3种工况下对转矩脉动和转速脉动均有明显的抑制效果;匀速工况下转矩脉动下降4 N·m,转速脉动下降64.95 r/min;加速工况下转矩脉动下降6.8 N·m,转速脉动下降74 r/min;紧急制动工况下的转矩脉动下降0.49 N·m,转速脉动下降46 r/min。

基于转矩分配函数的开关磁阻电机转矩脉动抑制研究

传统开关磁阻电机转矩脉动抑制方法直接进行开关角寻优未对抑制区间进行划分,造成电机转矩脉动抑制效果较差。提出基于转矩分配函数的开关磁阻电机转矩脉动抑制研究。通过划分抑制区间,提高转矩的稳定性和可靠性,基于转矩分配函数进行开关角寻优,实现开关磁阻电机转矩脉动抑制。实验结果表明该方法转矩返回率较低,对于抑制转矩脉动具有一定的效果。

四驱电动车经济性改善的最优转矩分配控制

阐述了转矩分配控制实现四轮驱动电动车经济性改善的思路,采用效率最大化方法优化确定了转矩分配系数矩阵作为最优转矩分配控制策略核心.针对各种驾驶循环进行了能量消耗的仿真分析.仿真分析表明,最优转矩分配控制方法能够明显减少驱动能量消耗,增加反馈制动能量回收,总体能效提高约3%.同时能够大大降低轮毂电机的发热功率,延长其使用寿命.转矩分配最优化的控制方法能够应用于采用轮毂电机的纯电动车、前轴机械驱动,以及后轴电驱动的混合动力四轮驱动汽车的能量消耗经济性改善控制.

插电式混合动力汽车换挡规律及转矩分配策略

提出插电式混合动力汽车自动变速器的换挡规律设计方法,以及发动机和电动机之间的转矩分配策略。该策略通过对变速器挡位、发动机输出转矩和电动机输出转矩的调节,可使发动机沿着最佳燃油经济性曲线运行、电动机工作于高效率区,并且确保蓄电池组的充放电电流限制在额定容量的两倍以内;实现自动变速器、发动机、电动机和电池的集成最优控制。利用仿真分析方法,对控制策略的性能进行仿真测试,测试结果表明该方法可使每个部件均工作于理想状态,提高车辆在城市工况行驶时的燃油经济性。

基于电机损耗机理的双电机四轮驱动电动车转矩分配策略的研究

为实现双电机四轮驱动电动车的高效运行,提出了一种基于电机损耗机理的最优转矩分配策略。首先分析了双电机四轮驱动电动车驱动功耗特征,提出了最优转矩分配数学模型;接着基于面贴式永磁同步电机dq等效模型,构建了双电机系统损耗模型,推导了双电机能效最优的转矩分配系数βo公式;最后在双电机测试平台上,测试了双电机温差对βo的影响规律,验证了所提出的转矩分配策略的合理性。结果表明,对于前后轴匹配相同动力系统的双同步电机驱动电动车,应优先采用双电机平分转矩驱动模式,而非单电机驱动模式。平分转矩驱动模式在低负荷工况,可避免非工作电机拖转损耗对驱动效率造成的负面影响;而在中高负荷工况,可实现最小驱动功耗;此外,前后电机温差对上述能效最优平分转矩策略影响较小。

基于效率优化的四轮独立驱动电动车转矩分配

对某款四轮独立驱动电动汽车转矩分配控制策略对车辆经济性影响进行研究,基于理论与试验数据,建立关键零部件数学模型及整车能耗的MATLAB/Simulink仿真计算模型.以降低系统能耗为目标,提出一种基于驱传动系统效率优化的转矩分配控制策略,得到转矩分配系数MAP图,从而避免了在线计算的时效性问题.不同行驶工况下的仿真结果表明,与固定比例的转矩分配方法相比,基于转矩分配优化算法的系统能耗可降低约5%.

前后轴双电机电动汽车转矩分配优化策略

针对前后轴双电机电动汽车的效率提升问题,在对前后轴双电机方案效率特性研究的基础上,设计了基于电机效率最优和基于电池效率最优的前后轮双电机转矩分配方法。研究发现这两种效率最优的方法在转矩分配上存在冲突现象,因此,采用一种多目标粒子群优化算法求得同时兼顾电机效率和电池效率的最优策略,从而避免两种策略同时工作时出现的竞争现象。仿真和实验结果表明,采用多目标粒子群优化算法的前后轴双电机转矩分配方案可以提高电动汽车的系统效率和续航里程。整车动力学分析表明,采用多目标粒子群优化算法的前后轴双电机转矩分配方案不会对整车的稳定性和平顺性产生影响。

增程式四轮驱动电动拖拉机转矩分配策略

针对增程式四轮驱动电动拖拉机前后轮驱动转矩分配问题,提出了一种基于模糊逻辑的转矩分配策略。通过对拖拉机犁耕机组进行受力分析,将拖拉机坡度和犁耕阻力作为模糊输入变量,拖拉机电机转矩分配因数作为模糊输出变量,设计模糊控制器。为了验证所提策略的优越性,设置了定比分配策略作为对比策略。仿真结果表明:与定比分配策略相比,本文策略将拖拉机前轮最大滑转率降低了16.5%,后轮最大滑转率仅上升了2.2%,有效地将拖拉机滑转率控制在合理范围内。

开关磁阻电机转矩分配策略的优化

转矩分配策略是近年来开关磁阻电机(SRM)转矩控制中比较流行的一种控制策略,旨在通过合理的分配电磁转矩,达到平稳换相、减小转矩脉动的目的。SRM的非线性特性使得固定形状的转矩分配函数(TSF)无法在整个转速范围内既能抑制脉动,也能保持高效率。文章提出了一种基于常规转矩分配策略的以转矩/安培比最大化为目标的优化方案,在允许的转矩误差范围内在线调整电机的开关角度,保证输出转矩的前提下降低绕组中通过的相电流。在Matlab/Simulink软件中分别建立了常规转矩分配方案和优化方案的直接瞬时转矩控制系统模型。比较分析仿真结果得出,优化后的转矩分配方案在保证合理分配电磁转矩的同时,提高了SRM的效率。

基于遗传算法的SRM转矩分配函数优化

开关磁阻电机采用传统型转矩分配策略时,电流峰值过高、电流可控性下降导致其出现严重的转矩脉动。针对这一问题,提出了基于遗传算法的开关磁阻电机电流变化率和铜耗的综合优化方法。在直线型转矩分配函数的基础上,根据电流输出波形与转矩分配函数的关系提出了二次型补偿曲线。选择电流变化率和铜耗作为优化目标,利用遗传算法的全局寻优能力,对新型转矩分配函数的参数进行优化,得到最优的转矩分配函数曲线,从而降低了换向时的电流峰值。仿真和实验结果表明,新型转矩分配函数能够有效地改善各相给定电流波形,降低电流控制难度,从而抑制转矩脉动。

基于轴间转矩分配的四轮驱动汽车牵引力控制

为提高汽车的牵引性能,通过对轴间转矩分配的分析,建立了四轮驱动汽车加速过程的数学模型;提出了发动机节气门控制和轴间转矩分配控制的综合控制策略;采用PI控制方法设计了发动机节气门控制系统和轴间转矩分配电流控制系统;在低附着路面和对接路面上进行了无牵引力控制和有牵引力控制的对比仿真.结果表明:四轮驱动汽车牵引力控制系统可有效抑制驱动轮过度滑转,提高汽车动力性.

基于转矩分配的并联式混合动力电动轿车能量管理策略研究

提出了基于对驾驶员行驶需求转矩进行实时分配的混合动力电动汽车整车能量管理策略.针对一款双电机结构的并联式混合动力电动轿车的特点,提出以发动机稳态状态下的燃油消耗率特性图为基础,将车辆行驶需求转矩合理地分配给发动机、主电机及ISG,从而实现降低发动机燃油消耗,维持电池SOC平衡的控制目的.按此能量管理策略建立该电动轿车的控制器模型,并将其整体嵌入电动汽车前向仿真软件HEV S im中的相应整车模型中进行仿真测试,仿真结果达到控制要求,证实该能量管理策略具有合理性与可行性.

分布式驱动电动汽车横向稳定性与转矩分配控制

为了提高控制策略鲁棒性和驱动电机效率,首先建立了分布式驱动电动汽车七自由度动力学模型,然后基于鲁棒控制理论,设计了基于状态观测的H∞车辆稳定性控制器。借助分布式驱动电动汽车每个车轮均能独立控制的特点,将差动制动与差动驱动相结合,提出了基于直接横摆力矩的转矩分配控制策略。通过变道典型工况进行了数值仿真,结果表明,所提出的基于转矩分配的横向稳定性控制策略能很好地改善车辆横向稳定性,且能减小车轮输出转矩,将车轮滑移率控制在较低范围内。