電動(dòng)車用永磁同步電動(dòng)機(jī)效率優(yōu)化控制器研究.pdf

1、電能是一種二次能源。在電動(dòng)車中，通過(guò)車載電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)將其轉(zhuǎn)化為機(jī)械動(dòng)力為電動(dòng)車提供驅(qū)動(dòng)力，此過(guò)程對(duì)環(huán)境不產(chǎn)生任何污染，因而使得電動(dòng)車成為近年來(lái)的研究熱點(diǎn)。電動(dòng)機(jī)為電動(dòng)車車載驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的主要耗電設(shè)備，電動(dòng)車用電動(dòng)機(jī)有直流電動(dòng)機(jī)、異步電動(dòng)機(jī)、永磁同步電動(dòng)機(jī)（PMSM）等[1]，本文研究所涉及的是內(nèi)嵌式永磁同步電動(dòng)機(jī)（IPMSM）。電動(dòng)車供電系統(tǒng)中的電池組體積過(guò)大、車載電動(dòng)機(jī)電能消耗大、運(yùn)行效率較低始終為電動(dòng)車發(fā)展過(guò)程中的重要障礙，這使得電動(dòng)車?yán)m(xù)

2、航能力一直沒(méi)有較大的突破。提高電動(dòng)機(jī)運(yùn)行效率，便能減小電動(dòng)車供電系統(tǒng)、提升電動(dòng)車?yán)m(xù)航里程、進(jìn)而大范圍普及和推廣電動(dòng)車于人們的生活之中，這對(duì)改善環(huán)境、減少不可再生能源消耗、提升人們生活質(zhì)量等方面有重要意義[46]。
　　電動(dòng)車對(duì)電動(dòng)機(jī)的動(dòng)態(tài)性能有較高要求，要想提高其運(yùn)行效率，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)控制需要解決以下兩個(gè)問(wèn)題：(1)采用何種方法來(lái)實(shí)現(xiàn)電機(jī)效率優(yōu)化控制，是在原有的電機(jī)控制理論之上加以改進(jìn)還是忽略原有控制方法、使用新的控制理論，實(shí)現(xiàn)效率最

3、優(yōu)。(2)設(shè)計(jì)一個(gè)具有快速處理能力的控制器，避免因采用新控制優(yōu)化方法因運(yùn)算量增加而引起系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能下降。
　　本文首先介紹了四類主流的電動(dòng)機(jī)效率優(yōu)化技術(shù)，通過(guò)優(yōu)缺點(diǎn)比較，確定了效率優(yōu)化方法，即基于電動(dòng)機(jī)損耗模型的效率優(yōu)化控制技術(shù)。然后分析 IPMSM運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的損耗，建立了IPMSM的電可控?fù)p耗模型。為保證電動(dòng)機(jī)效率優(yōu)化控制的實(shí)時(shí)性，本文提出了一種使用投影動(dòng)態(tài)方程求解電可控?fù)p耗模型最優(yōu)電流的方法。此方法基于投影理論，通過(guò)求解與

4、原方程具有同解的投影動(dòng)態(tài)方程便可得到所需的最優(yōu)電流。
　　為驗(yàn)證所提到的效率優(yōu)化方法，本研究設(shè)計(jì)了一種基于DSP+FPGA架構(gòu)的電動(dòng)機(jī)效率優(yōu)化控制器。DSP作為此控制器的主處理器，負(fù)責(zé)對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行控制；鑒于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有并行處理數(shù)據(jù)的強(qiáng)大能力，且投影動(dòng)態(tài)方程又容易以神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的形式表現(xiàn)，因此把FPGA作為輔處理器，用來(lái)實(shí)現(xiàn)快速最優(yōu)電流求解。在本控制器中，使用了XINTF接口技術(shù)作為芯片間通信的手段。實(shí)驗(yàn)表明，此通信方式高速、可靠且