共中线开绕组永磁同步电驱动系统控制策略研究

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新能源汽车电驱动系统中永磁同步电机因其气隙磁场不易调节,单端驱动时容量限制使得弱磁升速困难,调速范围受限。此外,永磁同步电驱动系统应用领域对其高性能运行提出了低速大扭矩、高过载能力、高运行可靠性及宽调速范围运行等需求。而开绕组驱动系统由于采取双逆变器供电方式,相比单逆变器能够提供更多的电平输出、更高的电压利用率以及更可靠的运行。常规开绕组结构中,共直流母线单电源结构无法满足新能源汽车的多源混合供电需求;采用双电源供电的独立直流母线结构由于其隔离的两侧母线间没有公共参考点,存在幅值较高的高频电压脉动。共中线开绕组拓扑兼顾了上述两种拓扑的优势,较好地适用于新能源汽车应用场景,将此拓扑与永磁同步驱动系统相结合,本文对其控制策略进行设计,研究工作主要包括:1.在相邻四矢量调制策略基础上,提出了适用于浮动桥共中线开绕组系统的矢量90度分解调制方案,优化基础矢量选择,避免了因沿用180度分解调制方案带来的电流谐波问题。2.考虑共中线拓扑电源电容混合供电下两侧逆变器输出电压限制,并结合电流限制对开绕组永磁同步电机运行区域进行分析,对零序电流控制、中点电位控制、功率分配、电容电压控制、弱磁区域的运行特性和控制等核心问题进行研究并设计整体控制策略,令浮动桥逆变器补偿主逆变器的无功功率,最大化系统输出功率进而扩展调速范围。3.结合共中线拓扑及混合储能系统,研究了当主逆变器由蓄电池供电、浮动桥逆变器由超级电容供电情况下的瞬时功率滤波方案,优化功率分配实现平滑蓄电池输出、延长使用寿命的目的。4.搭建仿真及实验平台验证了所提控制策略的有效性。
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