用于電動車的先進驅(qū)動控制系統(tǒng)的研究.pdf

1、本研究的重點在于電動車驅(qū)動控制系統(tǒng)中的核心——電機驅(qū)動控制器關(guān)鍵技術(shù)的研究。 電動車驅(qū)動系統(tǒng)由牽引電動機、控制系統(tǒng)(包括電動機驅(qū)動器、控制器及各種傳感器)、機械減速及傳動裝置、車輪等構(gòu)成?？刂葡到y(tǒng)通過接收加速踏板(相當于燃油車的油門)、剎車、停車、前進、倒車、空擋和轉(zhuǎn)向盤的輸出信號，經(jīng)過信號處理，輸入到電動機驅(qū)動器，以控制功率電路的功率輸出量，實現(xiàn)對電動機轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩的控制，驅(qū)動車輪。 對于驅(qū)動調(diào)速系統(tǒng)采取的控制策略而言，

2、本研究采用的直接轉(zhuǎn)矩控制不同于著名的矢量控制方法，即它不是通過控制電流、磁鏈等量來間接控制轉(zhuǎn)矩，而是把轉(zhuǎn)矩直接作為被控量進行控制，其控制方式是，通過轉(zhuǎn)矩兩點式調(diào)節(jié)器把轉(zhuǎn)矩檢測值與轉(zhuǎn)矩給定值作滯環(huán)比較，把轉(zhuǎn)矩波動限制在一定的容差范圍內(nèi)，容差的大小由頻率調(diào)節(jié)器控制。因此，其控制效果不取決于電動機的數(shù)學模型是否能夠簡化，而是取決于轉(zhuǎn)矩的實際狀況。它的控制既直接又簡單。然而不足之處是存在轉(zhuǎn)矩脈動，在低速情況下尤為明顯，但是此時若能提高開關(guān)頻率，

3、則可以降低轉(zhuǎn)矩的低頻鋸齒波分量，從而改善轉(zhuǎn)速的低頻脈動狀況。然而，逆變器開關(guān)頻率的限制因此成為進一步提高直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)調(diào)速精度的重要不利因素。 在本研究中，重點對直接轉(zhuǎn)矩控制方法中轉(zhuǎn)矩容差和磁鏈容差對逆變器開關(guān)頻率的影響，以及在軟開關(guān)技術(shù)下的直接轉(zhuǎn)矩控制算法的實現(xiàn)等問題進行了分析和討論。 軟開關(guān)技術(shù)的基本思想是在原有的硬開關(guān)電路中增加輔助的電感和電容元件，利用其諧振過程，使開通時電壓的下降先于電流的上升(零電壓開通)，

4、或關(guān)斷時電流的下降先于電壓的上升(零電流關(guān)斷)，以消除電壓和電流的重疊，從而消除了硬開關(guān)條件下的許多缺陷。與PWM硬開關(guān)電路相反，在諧振軟開關(guān)電路中，功率器件在零電壓(ZVS)或零電流(ZCS)條件下切換，理論上開關(guān)損耗為零。因此，與硬開關(guān)電路相比，在采用同一類型功率器件條件下，諧振軟開關(guān)電路可以很輕松地在高于一個或幾個數(shù)量級的開關(guān)頻率下工作。 在本研究中，主要從技術(shù)工程化的角度詳細地分析了大功率諧振過渡軟開關(guān)技術(shù)變頻器的實現(xiàn)過

5、程和設(shè)計方法，同時，對軟開關(guān)技術(shù)變頻器的工作效率進行了詳細的分析，最后還對作者曾經(jīng)提出的一種直流母線零電壓過渡三相逆變器中的中點電壓不平衡問題及解決方法進行了詳細的討論。 上世紀80年代初當Wanlass電機提出來的時候，宣稱能夠消減電機運行過程中的諧波磁勢從而提高效率，并使功率因數(shù)有極大的提高。但后經(jīng)理論分析和實驗驗證表明，其對諧波磁勢的抑制效果并沒有多大的作用，而功率因數(shù)也只有一定的提高。直到上世紀末，重慶大學的揚炳中教授提

6、出了對Wanlass電機的改進模式，即本研究中所采用的新型三相電容式電機。該電機的主要特點有：通過選擇合適的相繞組，使電機的效率有所提高；串接最優(yōu)電容后，可使電機的功率因素在額定負載時達到1；啟動時串接不同的電容器，可改變電機的啟動轉(zhuǎn)矩值。新型三相電容式電機與普通異步電機相比，在轉(zhuǎn)矩特性、功率因數(shù)等方面具有了一定的優(yōu)越性。而恰恰是這些優(yōu)越的特性使得該新型三相電容式電機將可能在電動汽車、礦井提升機、油井抽油機等驅(qū)動系統(tǒng)中得以廣泛的應(yīng)用，同