纯电动汽车用永磁同步电机转矩控制仿真研究

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1、纯电动汽车用永磁同步电机转矩控制仿真研究杨雪静，张青青，王飞雁(长城汽车股份有限公司技术中心河北省汽车工程技术研究中心，河北保定071000)摘要：基于纯电动汽车低速下的行车要求及永磁同步电机的结构特点，分析电机低速下转矩输出实现采用的最大转矩电流比控制方法；利用Matlab／Simulink32具对控制算法进行仿真分析。仿真结果证明这种控制方式可以满足电动汽车低速大转矩的行驶需求。关键词：电动汽车；永磁同步电动机；MTPA控制；Matlab／Simulink仿真中图分类号：U463．645文献标识码：A文章编号：1003—8639(2014)05—0044—

2、03TorqueControlSimulationResearchofPermanentMagnetSynchronousMotorforPureEVYANGXue-jing，ZHANGQing—qing，WANGFei—yan(R＆DCenterofGreatWallMotorCo．，Ltd．，Baoding071000，China)Abstract：BasedontherequirementofpureEVforlowspeedrunningandthestructuralcharacteristicofpermanentmagnetsynchronous

3、motor，themethodofmaximumtorqueperamperecontrolatlowspeedisanalyzed，andthecontrolalgorithmisanalyzedinsimulationwithMatlab／Simulink．ThesimulationresultsprovethatthismethodcanfulfilltherequirementswhenpureEVrunsatlowspeedandhightorque．．Keywords：EV(ElectricVehicle)；permanentmagnetsynch

4、ronousmotor；MTPAcontrol；simulationwithMatlab／Simulink电机驱动系统是电动汽车的核心。为使电动汽1永磁同步电动机数学模型车有良好的性能．要求电机系统应具有调速范围理想的PMSM电机d、g轴数学模型的电压方程为宽、转速高、启动转矩大、体积小、质量轻、效率Ud=Rdid+pLdid-W~Oq(1)高．且动态制动能力强和能量回馈等特性。而永磁uq=R~q+pLqiq-to~oa同步电动机(PMSM)的特点符合电动汽车高性能定子交直轴的磁链方程为要求，并具有快速响应需要。然而，动态性能的提{}=(、2)高最终要受到控制

5、系统所能输出转矩极限值的限制，因为电磁转矩的大小取决于定子电流的两个分电磁转矩的方程为量，对于给定的输出转矩，可以对应多个不同的交=1．5n+(Ld—L)i](3)直轴电流的组合。不同的组合对应不同的效率、功式中：、M定子d、q轴上的电压；Rd、率因数以及负载能力，这就需要一个定子电流的匹R广_三相绕组在d、q轴上的电阻；id、广定子配原则。也即存在永磁同步电动机定子电流的优化三相电流在d、q轴上的电流；Ld、广定子三相电控制问题。感在d、q轴上的电感值；P_微分算子；n厂电为了进一步提高系统的动态性能，针对内置式机极对数；-一转子电角速度；厂一永磁体磁链。永

6、磁同步电动机交直轴电感不相等的特性，按照转且在直流侧电压固定时，dq轴电流、电压满足矩／电流最大的原则来控制定子电流。本文基于空极限条件为间电压脉宽调制技术．对最大转矩／电流输出转矩=蠕≤^i(4)的特性进行分析研究，并利用Simulink仿真得到其动态特性。结果表明最大转矩／电流能够使电机转=、／22≤i(5)矩在满足要求的条件下定子电流最小，不仅减小了电机的铜耗，提高了系统的效率，而且减轻了逆变2永磁同步电动机MTPA控制原理器的工作负担。MTPA控制即最大转矩／电流控制，又称定子电收稿日期：2013—07—03：修回日期：2013—09—27基金项目：国

7、家863项目计划节能与新能源重大专项资助项目(2012AA111202)；河北重大技术创新项目(12213906Z){~}2014年第5期流最小控制，指在转矩给定的情况下，最优配置交低速区具有大转矩以满足起动和爬坡的需要，在高直轴电流分量，使定子电流最小，使单位电流下电速区具有低转矩高转速以满足其在最大车速稳定运机输出转矩最大。行的要求。而内置式永磁同步电机具有效率高、体联立式(3)和式(5)，根据拉格朗日极值定积小、质量轻等特点。并且抗干扰能力强，对于负理，作出辅助函数载变化而引起的电机转矩波动有较强的承受能力。日=佩+y[1．5n(+(d—L)i)](6)

8、由于转子上永磁体的磁场恒定不变，控制容