楊立英,劉曉敏

(吉林大學(xué) 應(yīng)用技術(shù)學(xué)院，長(zhǎng)春 130022)

0 引言

占空比指的是在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的脈沖循環(huán)內(nèi)，設(shè)備通電時(shí)間在總通電時(shí)長(zhǎng)中所占據(jù)的比例數(shù)值。對(duì)于單純的電力驅(qū)動(dòng)體系而言，占空比能夠決定輸出電壓的數(shù)值水平，隨著脈沖寬度值的不斷增大，占空比數(shù)值也會(huì)不斷增大，此時(shí)電量主機(jī)也可以對(duì)輸出電壓信號(hào)進(jìn)行精確調(diào)制[1-3]。分段PWM電路的主要執(zhí)行功能是將已輸入電壓的振動(dòng)幅度轉(zhuǎn)換成寬度值恒定的脈沖輸出波，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就是將輸入電壓的振幅資料與輸出脈沖的寬度數(shù)值匹配起來(lái)。在電量供應(yīng)系統(tǒng)中，由于占空比指標(biāo)參量的存在，分段PWM電路可以長(zhǎng)期維持相對(duì)穩(wěn)定的存在狀態(tài)，不但能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)壓差比數(shù)值的按需調(diào)控，也可以控制電動(dòng)勢(shì)場(chǎng)強(qiáng)對(duì)主電路體系的影響強(qiáng)度，從而使得電動(dòng)機(jī)元件所輸出的電量波能夠滿足驅(qū)動(dòng)電路的實(shí)際應(yīng)用需求[4-6]。

當(dāng)前電動(dòng)汽車的種類有：純電動(dòng)汽車、混合動(dòng)力汽車、燃料電池汽車三類，本文所設(shè)計(jì)的電動(dòng)車控制系統(tǒng)適用于純電動(dòng)汽車。純電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)汽車與傳統(tǒng)燃油汽車的能源供應(yīng)方式有很大不同，前者的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中包含多個(gè)分支體系，能夠借助能量轉(zhuǎn)換單元，將所有傳輸電量聚合起來(lái)，并可以將其暫時(shí)存儲(chǔ)于動(dòng)力電池結(jié)構(gòu)之中[7]。隨著電動(dòng)汽車行駛距離的延長(zhǎng)，能源電池所承擔(dān)的力學(xué)負(fù)載量也會(huì)不斷增大，此時(shí)點(diǎn)電荷會(huì)在輸電通路內(nèi)大量累計(jì)，從而導(dǎo)致電量響應(yīng)速率持續(xù)下降，并最終增大了電動(dòng)機(jī)控制指令執(zhí)行所需的電能消耗量。為避免上述情況的發(fā)生，文獻(xiàn)[8]提出基于Quasi-Z源間接矩陣變換器的控制系統(tǒng)通過(guò)確定電流收斂速度的方式，確定電動(dòng)機(jī)元件的當(dāng)前執(zhí)行狀態(tài)，再根據(jù)電機(jī)參數(shù)的變化域區(qū)間，完成對(duì)能源供應(yīng)量的有效控制。然而此系統(tǒng)在單位時(shí)間內(nèi)對(duì)傳輸電量的按需規(guī)劃能力有限，并不能使得電動(dòng)汽車電量響應(yīng)速率達(dá)到預(yù)期數(shù)值水平。文獻(xiàn)[9]提出基于IW 電機(jī)驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)汽車主動(dòng)振動(dòng)控制系統(tǒng)，首先，通過(guò)理論推導(dǎo)檢驗(yàn)了一般電動(dòng)車輪結(jié)構(gòu)平順性差的原因，建立6自由度車輛模型，提出了一種模糊最優(yōu)滑?？刂品椒?，并應(yīng)用該控制理論設(shè)計(jì)了電動(dòng)汽車電機(jī)主動(dòng)振動(dòng)系統(tǒng)。然而此系統(tǒng)對(duì)電動(dòng)汽車電量響應(yīng)的時(shí)延較大。

為解決上述問(wèn)題，設(shè)計(jì)基于分段輸出的電動(dòng)汽車電機(jī)PWM占空比控制系統(tǒng)，并通過(guò)對(duì)比實(shí)驗(yàn)的方式，突出該系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

1 電動(dòng)汽車電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)

電動(dòng)汽車電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的整體架構(gòu)由功率變換器、主電路體系、DSP控制板、軟啟動(dòng)模塊、滑模轉(zhuǎn)矩控制器幾部分共同組成，電動(dòng)汽車電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。

圖1 電動(dòng)汽車電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)圖

具體設(shè)計(jì)如下。

1.1 帶存貯電容的功率變換器

在電動(dòng)汽車電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)中，帶存貯電容的功率變換器負(fù)責(zé)將波動(dòng)式輸入電量轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的直流輸出電量，并可以將這些電量傳輸信號(hào)存放于電阻電容結(jié)構(gòu)中，以便于PWM電路可對(duì)這些信號(hào)參量進(jìn)行提取與利用[10]。存儲(chǔ)電容接入?yún)^(qū)域位于功率變換器頂端，有多個(gè)連接卡槽組成，且卡槽與卡槽之間必須放置一個(gè)薄片狀擋板結(jié)構(gòu)，一方面屏蔽了負(fù)載電量信號(hào)對(duì)功率變換器造成的影響，另一方面也可以避免相鄰電容元件之間出現(xiàn)互相侵?jǐn)_的情況下，從而使得電動(dòng)汽車電動(dòng)機(jī)的電量輸出行為得到較好保障。功率變換器核心主板并不是一個(gè)完全閉合的物理結(jié)構(gòu)，其外表面上具有多個(gè)圓形通路，負(fù)責(zé)將發(fā)電動(dòng)汽車電動(dòng)機(jī)所產(chǎn)生的物理熱量傳導(dǎo)至控制系統(tǒng)外部，從而使得電動(dòng)機(jī)體系內(nèi)的感應(yīng)溫度始終維持相對(duì)較低的數(shù)值狀態(tài)[11]。

為使分段PWM占空比指標(biāo)的數(shù)值水平達(dá)到實(shí)際應(yīng)用需求，所有電容連接結(jié)構(gòu)都需要具有極大的電量存貯空間，且出于安全性考慮，電容元件還應(yīng)具有較強(qiáng)的電量感知能力，必須將已存儲(chǔ)電量完全整合成標(biāo)準(zhǔn)的傳輸格式，以促使功率變換器結(jié)構(gòu)能夠具有充足地儲(chǔ)備電信號(hào)參量。

1.2 主電路體系

電動(dòng)汽車電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的主電路體系以功率變換器驅(qū)動(dòng)電路、檔位與油門(mén)給定輸入電路作為核心結(jié)構(gòu)，其具體結(jié)構(gòu)特征如下。

1)功率變換器驅(qū)動(dòng)電路：

功率變換器驅(qū)動(dòng)電路以IR2110芯片作為核心設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，能夠借助多個(gè)負(fù)載結(jié)構(gòu)，將電動(dòng)機(jī)電量信號(hào)反饋至模態(tài)電阻、電磁干擾器、電量?jī)x表等多個(gè)設(shè)備結(jié)構(gòu)中，并可以在R級(jí)電阻元件的作用下，對(duì)已堆積的電量傳輸信號(hào)進(jìn)行疏導(dǎo)處理，從而使得控制系統(tǒng)內(nèi)的電信號(hào)供應(yīng)需求得到較好保障[12]。IR2110驅(qū)動(dòng)芯片具有較強(qiáng)的電量信號(hào)感知能力，可以決定電動(dòng)汽車電動(dòng)機(jī)在單位時(shí)間內(nèi)所承擔(dān)的電壓與電流水平，并以此為基礎(chǔ)，促使模態(tài)電阻長(zhǎng)期處于相對(duì)穩(wěn)定的供電狀態(tài)。具體電路結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 功率變換器驅(qū)動(dòng)電路示意圖

驅(qū)動(dòng)陀螺能夠負(fù)載所有剩余電量信號(hào)，對(duì)于電動(dòng)汽車電動(dòng)機(jī)元件而言，該結(jié)構(gòu)負(fù)責(zé)對(duì)功率變換器驅(qū)動(dòng)電路提供保障作用。在電動(dòng)汽車電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)中，由于功率變換器內(nèi)所存儲(chǔ)感應(yīng)電容的數(shù)值水平相對(duì)較高，所以整個(gè)驅(qū)動(dòng)電路必須同時(shí)具備電量整合與電信號(hào)反饋的執(zhí)行能力。

2)檔位與油門(mén)給定輸入電路：

電動(dòng)汽車電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)利用LF2407A芯片的I/O模擬接口，來(lái)完成4個(gè)基礎(chǔ)檔位之間的輸出關(guān)系變換[13]。具體示意結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 檔位與油門(mén)給定輸入電路示意圖

1號(hào)接口與5號(hào)接口對(duì)應(yīng)，管控電動(dòng)汽車電動(dòng)機(jī)的低速檔變換需求；2號(hào)接口與6號(hào)接口對(duì)應(yīng)，管控電動(dòng)汽車電動(dòng)機(jī)的中速檔變換需求；3號(hào)接口與7號(hào)接口對(duì)應(yīng)，管控電動(dòng)汽車電動(dòng)機(jī)的高速檔變換需求；4號(hào)接口與8號(hào)接口對(duì)應(yīng)，管控電動(dòng)汽車電動(dòng)機(jī)的其他檔位變化需求；兩個(gè)0號(hào)接口互相對(duì)應(yīng)，管控電動(dòng)汽車電動(dòng)機(jī)與給定輸入電路之間的物理連接關(guān)系。出于應(yīng)用安全性考慮，各個(gè)物理接口之間不具備互相轉(zhuǎn)化的能力。

1.3 DSP控制板

DSP控制板也叫DSP控制器主機(jī)，存在于I/O總線與程序總線之間，且由于電量控制信息寄存通路的存在，相關(guān)數(shù)據(jù)信息指令始終得到流暢地傳輸與處理，這也是電動(dòng)汽車在負(fù)載量變化時(shí)所表現(xiàn)出來(lái)的電量響應(yīng)速率依然不會(huì)出現(xiàn)大幅下降情況的主要原因[14]。電動(dòng)汽車電動(dòng)機(jī)控制程序經(jīng)由外部總線接口進(jìn)入外部控制總線中，但由于其物理結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，所以總線及接口結(jié)構(gòu)僅負(fù)責(zé)對(duì)控制指令進(jìn)行傳輸，不具備任何的處理與分辨能力。完整的DSP控制板功能框圖如圖4所示。

圖4 DSP控制板的功能框圖

電動(dòng)汽車電動(dòng)機(jī)控制程序由DARAM主板制定，能夠在TMS320C2XX芯片的短暫存儲(chǔ)作用下，順利進(jìn)入SARAM主板之中，并可以完全釋放程序指令中的剩余數(shù)據(jù)信息參量[15]。電信號(hào)管理器同時(shí)協(xié)調(diào)下級(jí)電流發(fā)生器與電壓發(fā)生器，可在調(diào)取電流與電壓傳輸信號(hào)的同時(shí)，分析程序指令的傳輸價(jià)值，從而使得電動(dòng)汽車的檔位轉(zhuǎn)換需求得到較好滿足。

1.4 軟啟動(dòng)模塊

在啟動(dòng)電動(dòng)汽車電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)時(shí)，電信號(hào)負(fù)載量會(huì)快速出現(xiàn)變化，在此情況下，電量指標(biāo)的響應(yīng)速率也會(huì)受到明顯影響。而由于軟啟動(dòng)模塊的存在，IPM裝置可以不斷將控制電流與控制電壓中的電量成分分離出來(lái)，再借助晶閘管結(jié)構(gòu)將這些信號(hào)參量反饋給開(kāi)關(guān)器件，不但滿足了系統(tǒng)主機(jī)對(duì)于電動(dòng)汽車電動(dòng)機(jī)元件的控制需求，也使得各級(jí)電量傳輸信號(hào)得到了有效利用[16]。在僅考慮IPM裝置、晶閘管、開(kāi)關(guān)器件、限流電阻四類用于結(jié)構(gòu)的情況下，可將軟啟動(dòng)模塊內(nèi)的設(shè)備連接模式如圖5所示。

圖5 軟啟動(dòng)模塊內(nèi)的設(shè)備連接模式

從功能性角度來(lái)看，軟啟動(dòng)模塊的存在是為了使電動(dòng)汽車電動(dòng)機(jī)元件的電量響應(yīng)速率能夠長(zhǎng)期保持相對(duì)穩(wěn)定的數(shù)值狀態(tài)。在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，由于限流電阻的安插位置并不完全固定，所以電阻元件必須同時(shí)包含直流、交流兩種連接形式。

1.5 滑模轉(zhuǎn)矩控制器

滑模轉(zhuǎn)矩控制器負(fù)責(zé)將DSP控制板、軟啟動(dòng)模塊與核心電動(dòng)機(jī)控制設(shè)備連接起來(lái)，并可在不改變電量信號(hào)傳輸方向的前提下，更改電壓的輸入數(shù)值，從而使得電動(dòng)汽車單位電量區(qū)間內(nèi)的傳輸電流水平得到較好控制，避免電動(dòng)機(jī)元件承擔(dān)不必要的電量擊穿作用。一般來(lái)說(shuō)，整個(gè)滑模轉(zhuǎn)矩控制器始終呈現(xiàn)立方體連接狀態(tài)，在電動(dòng)汽車電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)中，只要存在物理導(dǎo)線裝置，該結(jié)構(gòu)即可存在于任何連接位置處，不但節(jié)省了系統(tǒng)內(nèi)的位置空間，也可大幅縮短控制器元件與核心控制主機(jī)直連的導(dǎo)線連接長(zhǎng)度，從而在根本上解決控制指令傳輸時(shí)間過(guò)長(zhǎng)的問(wèn)題[17]。由于主控制器與轉(zhuǎn)矩單位之間始終保持直行連接關(guān)系，所以滑模組織的行為方向不會(huì)受到電量信號(hào)傳輸方向的影響，一方面使得電動(dòng)汽車電動(dòng)機(jī)的電量響應(yīng)速率水平得到有效保障，另一方面也可以將電動(dòng)機(jī)元件內(nèi)的電信號(hào)損耗量控制在較低數(shù)值水平。

為適應(yīng)電動(dòng)汽車電動(dòng)機(jī)對(duì)于電量信號(hào)的利用需求，滑模轉(zhuǎn)矩控制器的轉(zhuǎn)速數(shù)值必須具備一定的可調(diào)試空間。在考慮軟啟動(dòng)模塊作用能力的情況下，滑模轉(zhuǎn)矩控制器的轉(zhuǎn)動(dòng)速率越快，則表示主電路體系對(duì)于DSP控制板的實(shí)時(shí)調(diào)控能力越強(qiáng)，反之則越弱。

2 基于分段PWM占空比輸出電動(dòng)機(jī)控制行為分析

針對(duì)各級(jí)硬件應(yīng)用結(jié)構(gòu)，按照PWM占空比控制原理，建立完整的開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)數(shù)學(xué)模型，再聯(lián)合已知的脈沖行為成因，對(duì)電量傳輸信號(hào)的分段區(qū)間進(jìn)行規(guī)劃，在已知分段區(qū)間規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn)的情況下，系統(tǒng)控制主機(jī)可以直接調(diào)度電動(dòng)汽車電機(jī)所需的功率信號(hào)，消除不必要的用電行為，從而解決控制指令執(zhí)行過(guò)多導(dǎo)致的用電問(wèn)題，完成基于分段PWM占空比輸出電動(dòng)機(jī)控制行為分析。

2.1 PWM占空比控制原理

PWM 占空比控制原理可以理解為在電量信號(hào)出現(xiàn)占空狀態(tài)時(shí)，PWM電路所具備的電量輸出能力不會(huì)快速發(fā)生改變。在初期變化階段，電流與電壓的輸出行為依然可以維持原有形式；而隨著變化行為的不斷深入，電流與電壓的單位輸出量會(huì)出現(xiàn)逐漸下降的變化狀態(tài)，且這種低量級(jí)輸出行為會(huì)持續(xù)到電量信號(hào)恢復(fù)至正常供應(yīng)狀態(tài)為止。

設(shè)Ut表示PWM電路的實(shí)際電壓輸出量，U0表示PWM電路的原有電壓輸出量，θ表示電壓信號(hào)的占空比系數(shù)。利用上述物理量，可將電壓量U0與電壓量Ut的影響強(qiáng)度表示為：

Ut=θ·U0

(1)

設(shè)It表示PWM電路的實(shí)際電流輸出量，I0表示PWM電路的原有電流輸出量，φ表示電流信號(hào)的占空比系數(shù)。利用上述物理量，可將電流量I0對(duì)電流量It的影響強(qiáng)度表示為：

(2)

規(guī)定λ表示PWM電路內(nèi)的電量誤差值指標(biāo)，β表示與電動(dòng)汽車電動(dòng)機(jī)元件匹配的電量定標(biāo)值，et表示電量信號(hào)的實(shí)際輸出強(qiáng)度，e0表示電量信號(hào)的原有輸出強(qiáng)度。在上述物理量的支持下，聯(lián)立公式(1)、公式(2)，可將PWM 占空比控制原理表達(dá)式定義為：

式中，W表示PWM 控制占空比值。在電動(dòng)汽車電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)中，PWM電路對(duì)于電量信號(hào)的占空比控制能力越強(qiáng)，就表示電流與電壓的輸出行為越穩(wěn)定，電量信號(hào)所表現(xiàn)出來(lái)的響應(yīng)速率水平也就相對(duì)更高。

2.2 開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)數(shù)學(xué)模型

開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)數(shù)學(xué)模型是分段PWM占空比控制算法得以順利應(yīng)用的核心參考條件，可作為數(shù)值標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)電動(dòng)汽車電動(dòng)機(jī)元件內(nèi)的電量輸出行為進(jìn)行約束，不但解決了負(fù)載量變化情況下電量指標(biāo)響應(yīng)速率過(guò)慢的問(wèn)題，也可將系統(tǒng)控制主機(jī)調(diào)試到相對(duì)穩(wěn)定的應(yīng)用狀態(tài)，從而使得電動(dòng)機(jī)控制指令執(zhí)行所需的電能消耗量數(shù)值大幅縮小[18]。

規(guī)定qmax表示電動(dòng)汽車電動(dòng)機(jī)開(kāi)關(guān)元件的滿額磁阻作用強(qiáng)度，qmin表示電動(dòng)汽車電動(dòng)機(jī)開(kāi)關(guān)元件在占空輸出情況下的磁阻作用強(qiáng)度，χmax表示與qmax系數(shù)匹配的電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)常量，χmin表示與qmin系數(shù)匹配的電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)常量，聯(lián)立公式(3)，可將開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)所承擔(dān)的電量負(fù)載作用定義為：

(4)

設(shè)δ、γ表示兩個(gè)不同的PWM電路占空比定標(biāo)值，d1、d2分別表示與δ和γ指標(biāo)匹配的電信號(hào)輸出量，β表示電量信號(hào)的占空傳輸權(quán)限，ΔD表示電信號(hào)的單位傳輸量。在上述物理量的支持下，聯(lián)立公式(4)，可將開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的數(shù)學(xué)模型定義為：

(5)

為避免PWM電路內(nèi)的電量占空比指標(biāo)取值結(jié)果過(guò)大，開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)數(shù)學(xué)模型的建立必須以PWM 占空比控制原理表達(dá)式作為關(guān)鍵參考條件。

2.3 脈沖行為成因

脈沖行為描述了電量信號(hào)的傳輸狀態(tài)，在占空比情況下，PWM電路的分段區(qū)間越多，電量信號(hào)的主動(dòng)傳輸能力就越強(qiáng)，脈沖波的主動(dòng)行為趨勢(shì)也就越明顯，此時(shí)與電動(dòng)汽車電動(dòng)機(jī)匹配的電量響應(yīng)速率水平較高，是控制系統(tǒng)所追求的理想化行為模式[19]。在電動(dòng)機(jī)元件分段PWM占空比輸出能力不發(fā)生改變的情況下，電量信號(hào)脈沖行為的主要成因包含如下幾類。

1)低速檔：低速檔位下，電動(dòng)汽車電動(dòng)機(jī)所需的驅(qū)動(dòng)電量相對(duì)較少，此時(shí)電量脈沖行為將主導(dǎo)控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)執(zhí)行能力；

2)中速檔：中速檔位下，電動(dòng)汽車電動(dòng)機(jī)可能出現(xiàn)占空比運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，此時(shí)只有充分抑制電量脈沖行為，才能使得控制系統(tǒng)的執(zhí)行能力得到保障[20]；

3)高速檔：高速檔位下，電動(dòng)汽車電動(dòng)機(jī)一定會(huì)出現(xiàn)占空比運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，此時(shí)PWM電路中的電信號(hào)輸出量并不完全可控，因此需要通過(guò)電動(dòng)機(jī)自身的電量復(fù)原作用，對(duì)已產(chǎn)生的電量脈沖行為進(jìn)行抵抗；

4)其他檔位：與低速檔情況下電量脈沖行為的成因完全一致。

2.4 分段區(qū)間規(guī)劃

分段區(qū)間規(guī)劃能夠滿足PWM電路在占空比運(yùn)行狀態(tài)下的所有電量輸出需求。在已知分段區(qū)間規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn)的情況下，系統(tǒng)控制主機(jī)能夠直接調(diào)度電動(dòng)汽車電動(dòng)機(jī)所需的電量信號(hào)，省去了不必要的電量消耗行為，從而解決了因控制指令過(guò)度執(zhí)行而帶來(lái)的電信號(hào)消耗過(guò)量問(wèn)題，使得電動(dòng)汽車具備了長(zhǎng)久行進(jìn)的能力[21-23]。

設(shè)ω表示最小的分段定量指標(biāo)，gω表示指標(biāo)取值為ω時(shí)的PWM占空比區(qū)間規(guī)劃?rùn)?quán)限，k表示既定的占空區(qū)間標(biāo)度值，f表示電動(dòng)汽車電動(dòng)機(jī)在當(dāng)前情況下所選擇的檔位系數(shù)[24-25]。在上述物理量的支持下，聯(lián)立公式(5)，可將分段區(qū)間規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn)定義為：

3 實(shí)例分析

為突出說(shuō)明基于Quasi-Z源間接矩陣變換器控制系統(tǒng)、基于分段PWM占空比輸出型控制系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值，設(shè)計(jì)如下對(duì)比實(shí)驗(yàn)。具體實(shí)驗(yàn)流程如下。

步驟一：選取圖6所示電動(dòng)汽車作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，分別應(yīng)用基于分段PWM占空比輸出型應(yīng)用系統(tǒng)、基于Quasi-Z源間接矩陣變換器應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)實(shí)驗(yàn)用汽車進(jìn)行控制，其中前者作為實(shí)驗(yàn)組、后者作為對(duì)照組；

圖6 電動(dòng)汽車實(shí)驗(yàn)對(duì)象

步驟二：將圖7所示電動(dòng)機(jī)供電設(shè)備裝入實(shí)驗(yàn)用電動(dòng)汽車之中，分別記錄在實(shí)驗(yàn)組、對(duì)照組系統(tǒng)控制下，相關(guān)實(shí)驗(yàn)指標(biāo)參量的具體數(shù)值變化情況；

圖7 電動(dòng)機(jī)供電設(shè)備

步驟三：對(duì)比實(shí)驗(yàn)組、對(duì)照組指標(biāo)參量；

電量響應(yīng)速率能夠反映執(zhí)行電動(dòng)機(jī)控制指令時(shí)，供應(yīng)電能的消耗量水平，其具體計(jì)算式如下：

(7)

圖8反映了在電動(dòng)汽車負(fù)載量不斷變化的情況下，實(shí)驗(yàn)組、對(duì)照組電量響應(yīng)速率指標(biāo)的數(shù)值記錄結(jié)果。

圖8 電量響應(yīng)速率指標(biāo)的記錄數(shù)值

分析表1可知，當(dāng)τ指標(biāo)取值為300 N時(shí)，對(duì)照組供應(yīng)電能消耗量(P)呈現(xiàn)出下下降、再上升、最后繼續(xù)下降的數(shù)值變化趨勢(shì)，實(shí)驗(yàn)組供應(yīng)電能消耗量(P)則呈現(xiàn)出先下降、再上升的數(shù)值變化趨勢(shì)，整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，實(shí)驗(yàn)組最大值達(dá)到了2.40 kW，與對(duì)照組最大值4.20 kW相比，下降了1.8 kW，且實(shí)驗(yàn)組均值水平也相對(duì)較低；當(dāng)τ指標(biāo)取值為500 N時(shí)，實(shí)驗(yàn)組、對(duì)照組供應(yīng)電能消耗量(P)均呈現(xiàn)出不斷增大的數(shù)值變化趨勢(shì)，實(shí)驗(yàn)組最大值1.57 kW，與對(duì)照組最大值1.71 kW相比，下降了0.14 kW。

表1 單位時(shí)間內(nèi)的供應(yīng)電能消耗量

綜上可知，在基于分段PWM占空比輸出型應(yīng)用系統(tǒng)的作用下，當(dāng)電動(dòng)汽車負(fù)載量等于300 N與500 N時(shí)，電量響應(yīng)速率指標(biāo)的數(shù)值水平均會(huì)出現(xiàn)明顯增大的數(shù)值變化趨勢(shì)，此時(shí)若電量負(fù)載系數(shù)取值保持不變，則能夠降低執(zhí)行電動(dòng)機(jī)控制指令所需的電能消耗量，能夠有效提升電動(dòng)汽車的電能利用率。

4 結(jié)束語(yǔ)

與基于Quasi-Z源間接矩陣變換器控制系統(tǒng)相比，新型電動(dòng)汽車電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)通過(guò)計(jì)算分段PWM占空比輸出系數(shù)的方式，確定功率變換器、DSP控制板、軟啟動(dòng)模塊、主電路體系、應(yīng)用電阻電容等多個(gè)硬件設(shè)備結(jié)構(gòu)的連接形式，又根據(jù)開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)數(shù)學(xué)模型，完成對(duì)分段區(qū)間的按需規(guī)劃，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)電量脈沖行為的準(zhǔn)確分析。從實(shí)用性的角度來(lái)看，在這種新型應(yīng)用系統(tǒng)的作用下，電動(dòng)汽車電動(dòng)機(jī)的電能消耗量能夠得到有效控制，這對(duì)于供應(yīng)電能的節(jié)約與高效利用能夠起到較強(qiáng)的促進(jìn)性影響作用。