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对低压短途电动汽车用异步电动机低速重载运转

作者:admin 发布时间:2018-08-04 10:46

  输配电配备及系统平安与新手艺国度重点尝试室(重庆大学)、湖南大学电气与消息工程学院、重庆理工大学电气与电子工程学院的研究人员刘庆、新疆时时彩刘和平、刘平、郭强、苗轶如,在2017年第24期《电工手艺学报》上撰文指出,电动汽车用异步电动机经常会碰到爬坡等低速重载运转工况,出格对于低压大电流的交换异步电动机,在逆变器电流限制前提下实现转矩最大化很是主要。

  以电机稳态电路为根本,成立电流束缚前提下基于非线性励磁电感的低速转矩最大化模子。模子阐发表白该最优问题能够简化为一维搜刮问题,并采用典范的搜刮算法在低速范畴进行求解。

  现实电机计较成果和理论阐发表白,整个低速范畴内最大转矩值工作点的转矩值、齿部磁通密度、转差率几乎连结恒值,电动汽车电动机功率相当饱和的磁场导致严峻的非线性。非线性励磁电感使用于改良的空间矢量节制系统,实现大电流束缚前提下低速转矩最大化运转,仿真成果表白节制方式的准确性。尝试成果也验证了转矩优化模子、模子阐发结论及改良的空间矢量节制方式的准确性。

  跟着能源危机与情况污染问题的进一步加剧,世界各都城面对严峻挑战,节能减排势在必行。目前交通范畴占到石油消费的一半以上,成长新能源汽车具有主要意义[1]。异步电动机因为其布局简单靠得住、工艺成熟、成本低廉,成为电动汽车支流选择之一[2]。

  出格在成长中国度,电动汽车的成本和平安往往是最为主要的要素,为小功率低压短途电动汽车的成长供给了很大的空间。较低的电池电压具有天然的平安性,并且电池串联数的削减使电池办理复杂度降低,提高了系统的靠得住性。

  低电压的另一特点在于可采用低压MOSFET作为功率开关器件,与IGBT比拟在成本和开关速度方面具有较着劣势。电动汽车异步电动机驱动拓扑如图1所示。

  作为电动汽车用异步电动机,其工况远远复杂于一般工业电机,凡是采用单一固定减速比,需要很宽的调速范畴[3],因而电机设想时必需兼顾低速和高速运转机能,从变频驱动电机角度进行优化设想[4]。因为母线电压限制,电机高速运转时必然工作于弱磁形态,绕组串联匝数越多,则弱磁越厉害,高速转矩输出能力越弱。而高速加快机能对电动汽车而言很是环节,必需达到响应目标。

  考虑到电机的成本和车载分量限制,不该采纳大马拉小车的法子来处理低速与高速之间的矛盾,因而电机绕组凡是采纳串联匝数相对较少的设想方案。然而,这些办法必然会导致电机低速运转时划一输出转矩下线电流很高,给逆变器形成严峻的电流负荷,必需进行电流限制。可见在电机布局定型及线电流限制前提下若何获取低速最大转矩很是主要。

  文献[5-7]研究了最大转矩/安培运转模式,在给定转矩负荷前提下实现最小定子电流,其最优前提为励磁电流等于转矩电流(Id=Iq)。但这种前提在磁场不饱和时成立,适于轻载运转,不克不及使用于低速重载运转。基于电流环节制的SVPWM系统须处理好Id与Iq的解耦问题[8-11],异步电动机高速解耦具有较浩劫度,但低速下采用典范解耦方式即可。

  空间矢量脉宽调制(Space Vector Pulse Width Modulation, SVPWM)具有死区谐波问题[12,13],在电机特低速运转下可导致严峻的转矩发抖,采纳响应的死区弥补能够很大程度处理该问题,对于低速重载运转这些方式也适宜。新疆时时彩很多学者在线性模子根本长进行了效率优化研究[14-17],但对低速磁饱和下的转矩最大化研究未查到相关文献。

  本文以短途电动汽车用低压异步电动机低速重载为研究对象,操纵电机稳态等效电路成立转矩最大优化模子,进行线性模子阐发,尔后在电机磁路阐发根本上成立励磁电感非线性模子,并以此对转矩最大优化模子进行深切阐发计较,表白电机最大转矩下磁场严峻饱和,电机处于严峻非线性形态。保守SVPWM的励磁电感为定值[10,11,18],在磁场严峻饱和前提下导致磁场定向错误,必需改良SVPWM节制系统才能实现低速重载下转矩最大化。

  本文针对低压短途电动汽车用异步电动机低速重载运转的转矩特征进行研究,成立了电流、电压束缚下前提的转矩最大优化模子,并对线性模子和非线性模子均进行了深切阐发计较,结论如下:

  1)对于低压大电流电机,低速下转矩优化模子的电压、电流不等式束缚可简化为电流等式束缚。

  2)线性励磁电感转矩优化模子为优化模子特例,具有最优解析解,该解与最大转矩/安培前提分歧。

  3)电机励磁电感因磁场饱和而变为非线性,可用电动势及频次二元函数进行表达,并由电机磁路计较求得。

  4)非线性励磁电感转矩优化模子求解可简化为频次范畴内的一维搜刮,能够采用基于单谷函数的搜刮算法获得最优解。

  5)重载电流限制下,电机整个低速范畴内最大转矩优化成果为:转矩接近于恒值曲线,电机磁通密度严峻饱和值并根基恒定,电压和频次几乎连结线性,转差角频次根基不变。

  6)非线性励磁电感计较成果使用于改良矢量节制系统,及时计较励磁电感,优化励磁电流与转矩电流的分派,能够无效实现低速重载下转矩最大化。

  安粗略省颁布发表即刻打消针对电动汽车的补助,这无疑将庞大冲击Model 3的销量



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