用于電動(dòng)車的先進(jìn)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)的研究.pdf

1、本研究的重點(diǎn)在于電動(dòng)車驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)中的核心——電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器關(guān)鍵技術(shù)的研究。 電動(dòng)車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)由牽引電動(dòng)機(jī)、控制系統(tǒng)(包括電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器、控制器及各種傳感器)、機(jī)械減速及傳動(dòng)裝置、車輪等構(gòu)成。控制系統(tǒng)通過接收加速踏板(相當(dāng)于燃油車的油門)、剎車、停車、前進(jìn)、倒車、空擋和轉(zhuǎn)向盤的輸出信號(hào)，經(jīng)過信號(hào)處理，輸入到電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器，以控制功率電路的功率輸出量，實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩的控制，驅(qū)動(dòng)車輪。 對(duì)于驅(qū)動(dòng)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(jìn)行控制，其控制方式是，通過轉(zhuǎn)矩兩點(diǎn)式調(diào)節(jié)器把轉(zhuǎn)矩檢測(cè)值與轉(zhuǎn)矩給定值作滯環(huán)比較，把轉(zhuǎn)矩波動(dòng)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(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型是否能夠簡(jiǎn)化，而是取決于轉(zhuǎn)矩的實(shí)際狀況。它的控制既直接又簡(jiǎn)單。然而不足之處是存在轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，在低速情況下尤為明顯，但是此時(shí)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(dòng)狀況。然而，逆變器開關(guān)頻率的限制因此成為進(jìn)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(diǎn)對(duì)直接轉(zhuǎn)矩控制方法中轉(zhuǎn)矩容差和磁鏈容差對(duì)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(shí)現(xiàn)等問題進(jìn)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(shí)電壓的下降先于電流的上升(零電壓開通)，

4、或關(guān)斷時(shí)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(gè)或幾個(gè)數(shù)量級(jí)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(xì)地分析了大功率諧振過渡軟開關(guān)技術(shù)變頻器的實(shí)現(xiàn)過

5、程和設(shè)計(jì)方法，同時(shí)，對(duì)軟開關(guān)技術(shù)變頻器的工作效率進(jìn)行了詳細(xì)的分析，最后還對(duì)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(diǎn)電壓不平衡問題及解決方法進(jìn)行了詳細(xì)的討論。 上世紀(jì)80年代初當(dāng)Wanlass電機(jī)提出來的時(shí)候，宣稱能夠消減電機(jī)運(yùn)行過程中的諧波磁勢(shì)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(shí)驗(yàn)驗(yàn)證表明，其對(duì)諧波磁勢(shì)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(jì)末，重慶大學(xué)的揚(yáng)炳中教授提

6、出了對(duì)Wanlass電機(jī)的改進(jìn)模式，即本研究中所采用的新型三相電容式電機(jī)。該電機(jī)的主要特點(diǎn)有：通過選擇合適的相繞組，使電機(jī)的效率有所提高；串接最優(yōu)電容后，可使電機(jī)的功率因素在額定負(fù)載時(shí)達(dá)到1；啟動(dòng)時(shí)串接不同的電容器，可改變電機(jī)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩值。新型三相電容式電機(jī)與普通異步電機(jī)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(jī)將可能在電動(dòng)汽車、礦井提升機(jī)、油井抽油機(jī)等驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中得以廣泛的應(yīng)用，同