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基于電池電壓提高混合動(dòng)力汽車電機(jī)系統(tǒng)效率的方法

永磁同步電機(jī)（PMSM）因其高效和高功率密度的特點(diǎn)逐漸成為混合動(dòng)力汽車的主流選擇。因?yàn)镻MSM發(fā)出的扭矩是由通過(guò)定子的電流決定的，因此如何控制電流十分重要。但扭矩同樣受轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速和電池電壓影響。

提出了一種新的參考電流計(jì)算方法，即使在電池電壓存在波動(dòng)的情況下也能維持較高的精度，從而提高系統(tǒng)效率。首先，建立PMSM數(shù)學(xué)模型。其電壓和扭矩方程為通用的等式關(guān)系，用電工學(xué)中的圓形圖表征每個(gè)電機(jī)工作點(diǎn)下電壓限制和電流限制的關(guān)系。最后，建立電機(jī)扭矩控制器的框圖模型。傳統(tǒng)的計(jì)算參考電流方法是假定參考電流MAP數(shù)據(jù)在最小電壓下產(chǎn)生最大功率，而實(shí)際上電壓已經(jīng)增大。在電動(dòng)狀態(tài)下，由于電機(jī)工作在磁通削弱區(qū)域時(shí)其參考電流高于固定值，所以會(huì)降低系統(tǒng)效率，這是傳統(tǒng)方法的不足之處。本文所提出的方法考慮了實(shí)際電壓的波動(dòng)，引入電壓對(duì)轉(zhuǎn)速進(jìn)行修正。

式中，floor為取整函數(shù)；KN為權(quán)重；kv、kω和kT為電壓、電機(jī)轉(zhuǎn)速和需求轉(zhuǎn)矩的恒重。這樣將控制器的輸入量由ωrpm變?yōu)棣豶pm,Nom，考慮電壓波動(dòng)，使電機(jī)的工作點(diǎn)發(fā)生變化。

使用了一款30kW的電機(jī)驗(yàn)證所提出的方法，工況設(shè)定為轉(zhuǎn)速4000r/min、扭矩71.6Nm、電池電壓280V。傳統(tǒng)方法中，為達(dá)到規(guī)定輸出扭矩，相電流為133A，而所提出方法中電流100A就可輸出扭矩71.6Nm，電流下降25%，電機(jī)系統(tǒng)效率提高2%～5%。由此，驗(yàn)證了本文方法的有效性。

Bumsik Kim et al. 8th International Conference on Power Electronics - ECCE Asia May 30-June 3, 2011, The Shilla Jeju, Korea.

編譯：朱泳逾