小母线电容电动汽车集成充电系统控制研究

研究了一种电动汽车电机驱动与车载充电集成系统的充电控制策略。该集成系统通过共用电机驱动和车载充电的功率变换电路,并将电机绕组用作充电电感,可减小电动汽车功率变换电路的空间占用和成本。此外,该集成系统直流母线采用小容值薄膜电容取代传统大电解电容,不仅可进一步减小系统体积,还可提高系统可靠性。该系统在充电状态下,电网侧变换器工作于二极管整流模式,母线呈现直流半波脉动电压。针对该工作特点,研究了基于Boost电路工作原理的电池侧双有源隔离型直流变换器正弦功率充电控制策略,在直流半波脉动母线电压条件下实现了电池有效充电,同时保证了电网电流具有良好的谐波性能和功率因数性能。最后通过实验样机对该控制策略的有效性进行了验证。

集成型车载充电系统并网模式模型预测控制策略

相较于传统车载充电系统,集成型车载充电系统(integrated onboard charger system,IOCS)在成本、功率密度等方面具备显著优势。文中基于六相永磁电驱系统设计了一台IOCS,并研究了模型预测电流控制(model predictive current control,MPCC)算法在该系统并网模式下的应用。首先,分析所提IOCS的电路拓扑并建立数学模型,同时介绍传统MPCC的实施流程。然后,针对传统MPCC计算量大、稳态性能差等不足,提出一种基于占空比优化的MPCC(MPCC based on duty cycle optimization,DCO-MPCC)策略。一方面,减少备选电压矢量数量,降低电流预测环节带来的计算负担;另一方面,提出一种占空比优化技术,改善系统稳态性能。最后,通过实验验证了所提算法的有效性与优越性。实验结果表明,DCO-MPCC策略能够显著提升系统稳态性能并减少算法计算量。充电与车网互动(vehicle to grid,V2G)工况下,网侧电流总谐波畸变(total harmonic distortion,THD)分别降低6.18%与5.92%,算法运行时间减少17.54μs。

电动汽车用车载集成式充电系统若干关键技术问题及解决方案

集成式车载充电系统通过对驱动电机绕组和逆变器进行分时复用与合理重构,可在不增加额外器件的情况下,实现便捷快速的车载充电,近年来引起了学界和产业界的持续关注。该文首先分析集成式充电系统中亟待解决的若干关键技术问题;其次以问题为导向,对现有各类集成式充电系统进行总结和梳理,综述现有拓扑和控制方法对以上问题的解决方案;然后基于混合励磁型电机的特殊结构特点,分析基于该类型电机构造的集成式充电系统所具备的优势;最后总结全文并对该类系统的发展方向进行展望。

六相集成型电驱-充电系统容错运行研究

在此针对基于不对称六相永磁同步电机(ASPMSM)的集成型电驱-充电系统(IPCS)容错运行方案进行研究,以保证其在发生开路故障时能够安全运行。首先,分析了六相IPCS的电路拓扑与正常运行工况下的电流轨迹;其次,针对IPCS单相绕组开路故障进行分析,得到的电流轨迹验证了故障条件下电机将产生旋转磁场;然后,从调整定子电流幅值与相位的角度出发,基于最小铜耗准则建立了目标函数,并构建了用于实现网侧电流平衡与无旋转磁场的两个约束条件,利用Matlab优化工具fmincon求解优化结果。最后,搭建了实验平台,在1.5kW功率条件下进行了实验研究,实验结果验证了理论分析的正确性。