永磁同步电动机驱动的电动汽车仿真研究_图文.doc

收稿日期:2006-09-02 作者简介:刘素芳(1965-,女,河北蔚县人,张家口职业技术学院电气工程系讲师。 永磁同步电动机驱动的电动汽车仿真研究 刘素芳1 ,刘素芬2 ,刘素平 3 (1.张家口职业技术学院,河北张家口075051　2.大同矿务局永定庄矿二校,山西大同037000 3.张家口市第一公路工程公司,河北张家口075000 　　摘要:在研究永磁同步电动机驱动系统的基础上,建立了永磁同步电动机驱动的电动汽车数学模型,并对拟开发电动汽车进行了计算机仿真,包括电动汽平路稳定转速运行仿真、变车速运行仿真等。仿真结果表明,所开发的永磁同步电动机驱动系统能够很好地满足电动汽车性能要求,永磁同步电动机在电动汽车驱动中具有很大优越性。 关键词:电动汽车;永磁同步电动机;计算机仿真 中图分类号:T M341　　　文献标识码:A 　　　文章编号:1008-8156(200604-0029-04 　　由于环境污染及石油危机的加剧,电动汽车的研究开发得到普遍重视和广泛关注。本文以永磁同步电动机作为电动汽车驱动系统,对电动汽车进行计算机仿真,给出了永磁同步电动机驱动系统的结构框图和仿真数学模型,对电动汽车进行了计算机仿真计算,仿真结果表明,这一电动汽车具有很好的性能指标。 1.电动汽车用永磁同步电动机驱动系统结构 永磁同步电动机系统是电动汽车的核心。图1为电动汽车用永磁同步电动机驱动系统的原理图,其中的永磁同步电动 机经过一减速齿轮驱动电动汽车车体,直流电压Udc 为供电蓄电池的输出电压。 电动机的指令转速n ′ (相当于指令车速v ′与实际反馈转速n (相当于实际车速ν的差值作为速度P I 调节器的输入,其输出经限幅后作为电机交轴给定电流i ′q,由电机实际转速确定的直轴给定电流id 连同交轴给定电流经坐标变换(坐标变换所需的位置信号由位置检测元件得到得到电机三相给定电流ia 、ib 、ic,这一给定电流与实际反馈电流ia 、ib 、ic 进行滞环比较,得到逆变器功率管的驱动信号,实现了电机转速、电流的双闭环控制。 图1为电动汽车用永磁同步电动机驱动系统的原理图, 第19卷第4期2006年12月 张家口职业技术学院学报 Journal of Zhangjiakou Vocati onal College of Technol ogy Vol .19　No .4Dece mber,2006 　　2.永磁同步电动机驱动的电动汽车仿真数学模型 2.1永磁同步电动机动态性能仿真数学模型 永磁同步电动机具有正弦形的反电动势波形,其定子电压、电流也应为正弦波。假设电动机是线性的,参数不随温度等变化,忽略磁滞、涡流损耗,转子无阻尼绕组,那么基于转子坐标系(d —q 轴系中的永磁同步电动机定子磁链方程为 　　　　　　　　 Ψs d =L d i s d +Ψ r Ψs q =L q ?i s q 　　　　　　(2-1 式中Ψr 一转子磁钢在定子上的耦合磁链; Ld 、Lq 一永磁同步电动机的直、交轴主电感;i s d 、i s q 一定子电流矢量的直、交轴分量:P M5M 定子电压方程为: 　　　　　　　　 μs d =Υs i s d +ρΨs d -ω Ψs q μs q =Υs i s q +ρΨs q -ωΨs d 　　　　　　(2-2 μs d 、μs q :定子电压矢量的μs 的d 、q 轴分量; ω:转子角频率。 P:为微分因子。 把式2-1代入式2-2中得: 　　　　　　　　 μs d =Υs i s d +L d ρi s d -ωL q i q μs q =Υs i s q +L d ρi s q +ωL d i s d +ω Ψr 　　　　　　(2-3转矩方程为: 　　　　　　　　T d =ρm (Ψs d i s q -Ψs q i s d =ρm [ Ψr i s q +(L d -L q i s d i s q ]　　　　　　(2-4从上式可以看出,永磁同步电动机的电磁转矩基本上取决于定子交轴电流分量和直轴电流分量,在永磁同步电动机中,由于转子磁链恒定不变,故均采用转子磁链定向方式来控制永磁同步电动机。 在基速以下恒转矩运行区中,采用转子磁铁定向的P MS M ,定子电流矢量位于q 轴,无d 轴分量(i s d =0,即定子电流全部 用来产生转矩,此时P M S M 的电压方程可写为: 　　　　　　　　 μs d =-ωL d i s μs q =Υs i s +L q ρi s +ω Ψr 　　　　　　(2-5电磁转矩方程为: 　　　　　　　　T d =ρm Ψr i s 　　　　　　(2-6 2.2速度P I 调节器 速度调节器决定电动汽车(电动机的动、静态性能,其输入为电动汽车指令车速(电动机指令转速和电动汽