关键词：混合励磁同步电机;;铜耗最小控制;;变结构控制;;状态反馈线性化
摘 要：电机作为电动汽车的驱动器,对于电动汽车系统的性能有极其重要的影响,而励磁系统对电机的影响也是至关重要的,一般电机采用永磁体励磁或者电励磁等单一励磁方式,混合励磁同步电机的励磁系统采用的是永磁体励磁和电励磁结合的方式,更适用于电动汽车系统低速大转矩、宽调速范围等一系列要求。本文在研究了目前已有的国、内外HESM调速系统方法的基础上,借鉴PMSM电动汽车调速系统现有的控制方法对电流分配模块和闭环调速系统的电流环、速度环进行了智能方法设计。主要研究内容如下:首先,本文针对电动汽车HESM调速系统运行特点,改进了基本电流分区分配方法,在速度分区控制的基础上提出了速度分区铜耗优化控制策略,结合电动汽车系统低速大转矩、宽调速范围的需求,全局范围内以电机铜耗最小为目标,优化电流分配算法,减少电机铜耗大小。其次,利用多项式拟合方法将铜耗优化算法所得的高次方程转化为一阶多项式,提高了此方法的工程应用性。将上述控制策略在Matlab/Simulink仿真平台中进行了相应的仿真实验,实验结果达到了预期的效果。再次,为了解决速度分区铜耗优化控制策略所引起的动态性能变差问题,采用状态反馈线性化控制策略,实现调速系统全局范围内电流环动态解耦,提高系统动态性能。最后,为了克服调速系统对数学模型的过分依赖、弥补状态反馈线性化过分依赖精确参数的缺点,速度环采用变结构控制替代传统的PI调节器以提高调速系统对负载扰动及电机参数摄动时的抗干扰能力,增强系统的鲁棒性。通过在Matlab/Simulink仿真平台下搭建基于上述方法的调速系统控制模型并进行了仿真研究,仿真结果表明,所提出的HESM控制方法可实现预期效果,铜耗最多减少24%、电机效率最多提高16%,最高转速提升到额定转速的6倍以上、电机动态性能提升,采用变结构设计的调速系统在电机参数改变、摄动、负载扰动时仍然具有良好的动态性能、提高了系统的鲁棒性。在对电流分配模块、电流内环、速度外化的整体优化下调速系统实现调速范围、电机输出效率及动态响应等综合性能的提高。
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