低压电动车开关磁阻电机驱动系统与控制策略研究

来源 :南京信息工程大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:FANSHENGHUA2009
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开关磁阻电机(SRM)具有结构简单、起动转矩大、容错能力强和控制灵活等优点,在低压电动车领域将有广阔的应用前景。本文针对低压电动车开关磁阻的电机驱动系统与控制策略进行如下研究:针对现有电动车SRM非隔离驱动系统强电与弱电不隔离,以及SRM隔离系统成本高、体积大的问题,提出了一种基于康铜丝采样电流的低压电动车开关磁阻电机隔离驱动系统。该系统通过采用高速光耦实现PWM控制信号与MOSFET驱动信号的隔离,以及采用线性光耦实现相电流采样和母线电压采样与控制器AD采样之间的隔离。实验结果验证了本方法可以在几乎不增加系统体积和成本的情况下,实现数字地和功率地隔离,从而进一步提升低压电动车SRM驱动系统可靠性。针对电动车SRM的起动和中高速运行控制,提出了一种基于动态斩波的起动控制方法以及一种PWM控制与APC控制相结合的中高速运行综合控制策略。根据加速器给定的PWM占空比来分段给定电流斩波限,以确保电机在不同载荷模式均能实现平稳起动;低速起动运行时根据三相转子位置信号逻辑现三段分区斩波控制,从而避免起动换相重叠区域由于励磁相和退磁相电感斜率较小而造成的合成转矩跌落,增强电机的起动能力,同时也有利于降低起动运行的转矩脉动;针对过载运行,提出了提升单相导通区域的斩波限的三段分区斩波控制策略,进一步增大电机的起动转矩;针对中高速运行控制,采用一种PWM控制与APC控制相结合的中高速运行综合控制策略,实现母线电压、开通角和关断角的综合调节,与起动方法结合共同确保电机在不同载荷模式实现平稳起动、瞬间提速和稳定运行。本文通过实验验证该控制策略的有效性。针对低压电动车复杂的运行工况下SRM驱动系统可能出现的最为重要的故障问题即过流和起动堵转问题,分别提出了基于软硬件协同诊断的过流保护控制策略,以及基于转子位置信号逻辑判断的堵转保护控制策略,有效提升了过流保护的及时性,避免了起动和低速运行时由于转速计算误差对堵转故障保护的干扰,也解决了起动迟滞堵转的问题。在此外,本文对电动车SRM驱动系统其它常规故障问题也进行了软件设计。最后,通过实验验证上述方法的可行性。
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