Research of Energy Regeneration Technology in Electric Vehicle

The theory of energy regeneration in electric vehicle (EV) has been introduced in most papers, but the mathematic model of EV energy regeneration system was little studied. In this paper the mathematic model of EV energy regeneration system is studied, and then the system ability under four control strategies is analyzed. In the end the system reliability is researched, and the calculation model of system reliability is proposed.

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SABO算法的PMSM弱磁和MTPA控制方法

永磁同步电机因其结构紧凑、噪声较少、功耗较少、运行速度快、操作稳定,已被普遍采用。针对永磁同步电机弱磁控制过程中,转速环参数选取采用传统PI(proportional-integral)控制方法,依靠经验整定参数,外界抗干扰能力较差、难以保证在各运行区间具有优良性能等问题,提出了一种基于减法平均优化算法的永磁同步电机的弱磁和MTPA(maximum torque per ampere)控制的宽运行范围方法。将智能寻优算法、MTPA控制、弱磁控制三者相结合,利用减法平均优化算法优化PI控制器的参数,提高了系统的响应性能和抗干扰能力;工作电压未超过电压极限圆使用MTPA控制策略运行;工作电压超过电压极限圆利用电压闭环反馈,进行弱磁控制。使用MATLAB/Simulink构建的永磁同步电机弱磁控制仿真模拟,通过PI控制器和减法平均优化算法优化后的PI控制器性能对比,从仿真结果得到控制器方法的有效性。实验有效证明了该控制方法能够解决各种运行工况下控制器参数的优化整定问题,提高电机控制精度。

基于联合仿真的电励磁同步电机线性自抗扰控制

针对电励磁同步电机(EESM)在车用电机控制方向的研究,通过Maxwell设计EESM有限元模型,基于Simulink搭建电机控制系统模型。然后,根据凸极EESM的电机特性和电磁转矩分析,在控制系统中采用最大转矩电流比(MTPA)矢量控制方式在Simulink-Maxwell进行EESM控制系统的联合仿真验证。同时,控制系统电流环应用线性自抗扰控制(LADRC),基于电机已知参数在LADRC中设计模型辅助—扩张状态观测器(MA-LESO),以观测和消除系统扰动变量。仿真实验表明,采用MTPA矢量控制的电机在带载时转速波动降低,带载能力增强;在电流环中采用MA-LESO的LADRC控制器能使电机转速在稳态时波动更小,在带载时的抗干扰性能更强,电机运行过程相对稳定;电机负载转矩和定子电流在空载、负载时的波形更稳定,显著提升了电机运行性能。

采用MPC-MTPA的新能源车永磁同步电机控制研究

针对传统永磁同步电机控制器结构复杂,负载突变时动态响应速度慢,导致电机抗干扰能力差、工作效率低的问题,提出了一种模型预测控制(model predictive control,MPC)融合最大转矩比控制(maximum torque per ampere,MTPA)的电机非级联控制方法。构建MPC和MTPA控制器,利用MPC中的代价函数同时完成转矩控制和MTPA控制,在代价函数中引入动态分配的权重系数优化非级联MPC-MTPA控制器。仿真和试验结果表明:相比传统电机控制方法,提出的变权重系数非级联MPC-MTPA控制方法的稳定性提高约26%,动态响应特性提高约50%。

基于新型双滑模结构的永磁同步电机控制策略

针对传统永磁同步电机无感矢量控制系统中存在转速超调、强抖振以及鲁棒性差等问题,在位置环提出了一种以边界层可变的分段函数作为切换函数的新型全阶滑模观测器(NFSMO)并引入模糊控制模块实现对新切换函数边界层的自适应调节,使系统的高频抖振问题得到有效削弱以及提高了转子位置的观测精度;在速度环提出了一种新型趋近律与改进型扩展状态观测器(IESO)相组合的新型速度滑模抗扰动控制器(NSMDC),结合最大转矩电流比(MTPA)拟合模块能够有效降低扰动误差对系统造成的影响,提高系统的稳态性能。仿真结果表明:与传统方法相比,新型双滑模控制方法不仅能够有效改善系统的滑模抖振,且具有更优的抗干扰性和稳定性。

BC300Z轿车转向系统计算与设计

介绍了一款乘用车转向系统的基本计算方法。以整车转向系统转向性能需求为基准,以标杆车型、参考车型原始使用数据为参考,通过理论计算、数值分析等方法,就转向系统中液压助力齿轮齿条式转向器或电动助力齿轮齿条式转向器技术参数选择、转向油泵流量以及电动转向器电机输出力矩匹配选择的计算公式进行了推导和详细说明,并在实际的工作中得到广泛应用。

基于极限学习机的永磁同步电机MTPA 控制方法研究

内置式永磁同步电机参数会随电机运行于不同工况而发生变化,这将影响电驱系统的控制精度及稳定性,为此需要对电机参数进行在线辨识。通过I_(d)=0及d轴注入反向电流得到关于电阻、磁链、电感的满秩方程组,构造出极限学习机算法辨识的电机数学模型。利用极限学习机算法在线辨识电机参数,其结果应用于永磁同步电机MTPA控制系统中,在电驱系统不同工况下运行,测试系统的动静态性能。仿真实验结果表明:在不同的工况下,永磁同步电机电驱系统的转速、转矩、电流动态响应快,稳态脉动小,系统鲁棒性高。

基于直接判据提取方式的直轴电流补偿型IPMSM最大转矩电流比控制算法

为实现内嵌式永磁同步电机(IPMSM)高性能运行,该文提出一种最大转矩电流比(MTPA)决策与控制算法,旨在简化控制结构、加快系统动态响应、增强系统鲁棒性。该算法根据dq轴电流直接计算电磁转矩的微分项,并以此作为MTPA状态的决策判据。根据判据值对d轴电流参考值进行补偿,实现对MTPA状态的在线追踪。所提算法无需实际或虚拟信号注入和解算环节,系统动态性能得以提高。d轴电流补偿控制解决了算法收敛速度对负载条件较敏感的问题,提升了控制系统的鲁棒性。理论分析、仿真计算和实验结果验证了该方法的有效性和优越性,与虚拟信号注入法相比,所提出的算法在不同负载下对MTPA状态的收敛时间降低为原来的1/5~1/2。

感应电机弱磁区转矩输出与电流动态性同步提升控制策略

弱磁控制技术是感应电机高速驱动的核心技术之一,传统弱磁方案存在直流母线电压利用率低与电压饱和问题,造成弱磁区感应电机输出转矩不足与电流动态性变差的问题。为提升弱磁区电压利用率并抑制电压饱和,同步提升弱磁区输出转矩与电流动态性,文中提出优化的六边形电压拓展策略。首先,设计随电压矢量旋转实时更新的六边形电压给定以实现六边形电压拓展,并定量分析六边形拓展电压下的最大转矩提升;进一步分析六边形电压运行情况下,零电压裕量状态造成的电流动态性问题,提出励磁电流优先控制的优化方案。最后,通过对比实验验证所提出方法的有效性。

基于自适应参数辨识的PMSM精确模型MTPA控制

为了减小参数变化对永磁同步电机(PMSM)最大转矩电流比(MTPA)控制策略的影响,结合优化的电机模型,提出了一种在线参数辨识的方法。考虑磁路饱和及铁耗对电感参数的影响,对传统的电机模型进行优化,建立了电机运行参数的精确模型;同时将其作为参考模型,结合模型参考自适应算法进行电感参数辨识,从而实现在线MTPA控制。仿真与实验结果表明,该方法能够实现电感参数的高精度在线辨识,达到实时更新和跟踪MTPA轨迹的目的,提高了系统的鲁棒性和动态响应速度。

无铁氧体同步磁阻电机的最大转矩电流比控制

针对同步磁阻电机控制中因电感变化带来的系统稳定性及可靠性问题,提出一种基于离线电感参数更新的同步磁阻电机最大转矩电流比控制方法。首先设计了无铁氧体同步磁阻电机的最大转矩电流比控制方法,其次通过实验获得全工况下d、q电感参数生成离线电感参数表,并将其引入控制算法中,实现d、q轴电感的实时更新。实验结果表明,传统的最大转矩电流比算法引入实时更新的电感值后,能够快速响应由电流变化所引起的电感变化,及时调整系统控制参数,相较于传统的最大转矩电流比控制方法具有更快的动态响应能力和更小的稳态误差,提高了系统的稳定性和可靠性。

车用永磁同步电机最大转矩电流比控制研究

基于d,q转子坐标系建立了永磁同步电机的数学模型,对比分析了经典的矢量控制方法。与控制逻辑架构简单、且易于实现的I_(d)=0控制方法相比,最大转矩电流比(MTPA)控制可以充分利用磁阻转矩,减小输出相同转矩下所需电子电流,提高控制系统的效率。弱磁控制通过改变调整交直轴电流来削弱永磁体磁场,使永磁电机能够运行在更高的转速范围。为了实现对交直轴电流的独立控制,提高系统的动态性能,需要进行电流解耦控制,并且分析了反馈解耦的实现方式和特点。将MTPA控制、弱磁控制、电流解耦控制三者结合,可以实现永磁电机在多种工况下的稳定运行。

基于改进MRAS的内置式永磁同步电主轴无传感器控制

为解决内置式永磁同步电主轴(IPMSMS)的无传感器控制的难题,提出了一种基于模糊控制的改进型模型参考自适应(MRAS)观测器。为提高内置式永磁同步电主轴的动态性能及鲁棒性,提高矢量控制的控制效率,提出采用模糊控制改进传统矢量控制环节中转速环PI调节器,采用最大转矩电流比控制策略(MTPA),并将传统MTPA控制策略中由拉格朗日定理所求得复杂关系式进行曲线拟合得到近似解。将改进后的MRAS观测器与模糊MTPA控制策略复合应用。仿真结果表明,主轴转速在0.9 s内达到给定10000 r/min转速,超调量为0.04%,改进型MRAS观测器跟踪转速与转子位置好。模糊MTPA控制可提高电主轴动态性能及鲁棒性,改进型MRAS观测器可有效追踪转子转速与转子位置。

基于永磁同步电机参数新型辨识算法的MTPA控制方法

为解决内置式永磁同步电机参数辨识存在的欠秩问题,减小电机参数对内置永磁同步电机最大转矩电流比(MTPA)控制策略的影响,对电机参数进行了在线辨识,通过不同工况的实验获取定子电阻与温度,永磁体磁链与温度、交直轴电流的关系表达式,进行实验标定。根据精确的定子电阻值与永磁体磁链值,利用递推最小二乘法对交直轴电感进行了在线满秩辨识。搭建永磁同步电机MTPA控制系统实验平台,测试了系统的动静态性能。实验结果表明:系统转矩与转速控制精度高,控制器效率高,各个波形的动静态性能良好,具有较强的鲁棒性。

车用电机定子电流新型优化控制方法

为了实现交直轴电流最优匹配控制,提出了一种基于深度确定性策略梯度的车用电机定子电流优化控制方法。在不对交直轴耦合项电压进行补偿解耦的情况下实现IPMSM交直轴电流的最优匹配控制。实验分析表明基于DDPG的定子电流优化控制方法在优化交直轴电流匹配和最大转矩电流比控制方面优势显著。相比较传统的前馈补偿解耦(FFCDC)方法实现MTPA控制,同等定子电流产生转矩输出平均高出最高14%,实验验证进一步证明了DDPG具有优化交直轴电流最佳匹配和产生最大转矩输出的能力,验证了该方法的有效性。

凸极式永磁同步电机矢量控制算法研究与工程实现

以新能源电动汽车用凸极式永磁同步电机为研究对象,根据驱动电机的实际运行工况,提出了在基速以下的恒扭矩区采用最大转矩电流比控制,基速以上的恒功率区采用弱磁控制的矢量控制策略。通过查表法实现矢量控制,即根据电机运行工况,实时查表得到电机交、直轴电流的参考值,实现对永磁同步电机的控制。

电动汽车六相永磁同步电机的控制策略研究

空间矢量解耦模型的基础上,实现电机的完全解耦控制。依据Simulink中的电机控制模型,比较了i_(d)=0和最大扭矩电流比(MTPA)这两种控制策略的进行仿真对比分析。i_(d)=0的控制方法虽然简单易行,但是电机运行期间热损失较大,而且无法充分利用磁阻扭矩,电机效率低下。MTPA控制下的电机能充分利用磁阻扭矩部分,具有较高的扭矩输出特性,热损失较小,是控制凸极电机的首选方法。

永磁同步电机效率优化的最大转矩电流比控制方法

对永磁同步电动机效率优化的最大转矩电流比进行了研究.根据PMSM在d-q坐标下的基本方程,用极值原理建立了d、q轴电流与转矩的非线性方程组;推导出d、q轴电流与转矩的非线性方程组和d、q轴电流与转矩的表达式;实现了最大转矩电流比控制方法.为便于工程应用,在最大转矩电流比控制的基础上,将转矩与d、q轴电流的表达式进行了线性化,采用优化方法,给出了最大转矩电流比控制的工程近似算法,该方法非常接近最大转矩电流比控制的性能.

并列式混合励磁磁通切换型电机及其电流矢量控制策略研究

为解决永磁磁通切换式电机磁场调节困难的问题,研究了一种新型并列式混合励磁磁通切换型(parallel hybridexcited flux-switching,PHEFS)电机,该电机继承了永磁磁通切换电机功率密度高、反电势正弦等优势,且具有较强的对称调磁能力。结合磁路仿真对该电机电感特性和弱磁性能进行了理论分析,建立了PHEFS电机的数学模型,提出了id 0最大转矩铜耗比电流矢量控制策略,通过对励磁电流和电枢电流的合理分配,在保证静态特性的同时,达到最大转矩铜耗比,以提高电机的运行效率。原理样机的实验结果证明了该电机良好的调磁性能及所提算法的合理性与有效性。