电动汽车交流异步电机全数字矢量控制系统研制.pdfVIP

第三届北京国际电动汽车、清洁燃料汽车及汽车环保技术交流、研讨会 电动汽车交流异步电机全数字矢量控制系统研制 温旭辉胡广彦张琴张豫顾凌云 。 (中国科学院电工研究所) E-mail：wxh@mail．ice．aC．cn ■蔓t由于空流异步电机及其控制系统结构简单、坚固、控制性能好，因而广泛用于电动汽车驱动．本文 概述了所研制的全数字矢量控制系统的硬件特点、矢量控制策略．讨论了弱磁区电机励磁电感变化的影响以 及处理方法．实验结果表明系统可实现定子电流的励磁分量与力矩分量的解耦，以及电动汽车要求的恒转矩、 恒功率控制．采用该系统驱动的电动汽车概念车最高时速为114kⅡ山．最大爬坡度为20％上，O—∞公里 加速时间为985秒。 引吉 交流异步电机结构简单、坚固、控制性能好。随着交流电机控制技术以及大功率电子器件的发展， 交流异步电机驱动正在逐步取代直流驱动而应用于风机、水泵的恒速拖动以及电力机车、电动汽车的调 速驱动系统中。 ． 在电动汽车上采用交流异步电机驱动，对其控制系统有一些特殊要求： · 输入端直接与电池组相连．电压变化范围大，电池额定电压较低(一般在300V左右)，具有低 电压．大电流的工作特点。大电流增加了母线上的电压尖峰，因而增加了系统研制难度： · 控制系统要求内部结构紧凑，即提高了对内部主回路、控制回路相互之间的踽离及防干扰等的 要求： · 由于控制系统是电动汽车整车的一部分，为了使驾驶员了解情况以及各部件间的协调，需要实 现控制系统与电池管理系统(BMU)．以及车辆管理单元(VMU)的通信； · 电动汽车控制要求在恒转矩、恒功率区同时保持高效率。调速范围大，动态性能要求高。 目前常采用的控制方法包括矢量控制及直接转矩控制等”∞。在交流异步电机的矢量控制中通常采用 电流磁通模型及电压磁通模型111重构磁链。用电流磁通模型分解定子电流励磁及力矩分量，计算简单， 但方法的效果在一定程度上受电机参数如电机转子电阻变化的影响口1；用电压磁通模型重构磁链的困难在 于低速区感生电势小，很难得到正确的磁链信息而影响系统控制性能。 我们根据电动汽车概念车整车的要求进行了交流异步电机的全数字矢量控制系统研制。 一、交流异步电机全数字矢量控制系统硬件研制 1、 电动汽车(撮念车)电气系统总体介纽 如图1所示．电动汽车(概念车)的电气系统主要由五部分组成：电池、驱动系统、电池管理单元 (13MU)、车辆管理系统(VMU)、车上电气控制(包括油门、制动、启动、倒档及车灯等信号)。 在概念车中，驱动系统包括电机及其全数字矢量控制系统(以下简化为控制系统或PMU)，控制系 统的动力输入端与电池组相连，输出端与电机相连，以驱动电机的运转。BMU、VMU通过RS485口与 控制系统相连。车上的电器部分(包括油门、启动等等信号)通过信号处理后与控制系统连接，即全数 字矢量控制系统是实现电动汽车驱动的核心部件，其外形图见图2。 基于电动汽车特殊的工作环境，本文中所研制的全数字矢量控制系统有以下特点： 控制系统动力输入端直接与电池组相连，电池组共有24节电池-其电压范围为2加Ⅳ一336V： 为缩小电机以及控制器的体积，采用水冷方式； 第三届北京国际电动汽车、清洁燃料汽车及汽车环保技术交流、研讨会 41 母l 电动汽车电气系统总体结拇臣 为防止控制系统与外部的相互干扰，整套控制系统需采取严格的密封、屏蔽措施，如箱体与底板连