基于车辆动态负载的开关磁阻电机驱动特性分析

为了研究车辆动态负载高度时变性和随机性对电动汽车用开关磁阻电机驱动系统影响特性并实现电机驱动系统性能评价分析,基于车辆行驶工况动态负载特性,在开关磁阻电机非线性数学模型及车辆动力学模型基础上,分别建立了电动汽车用开关磁阻电机驱动系统及电动汽车动态载荷仿真模型.并根据电动汽车行驶过程中2个典型工况对建立模型进行了实时仿真,得到了开关磁阻电机主要性能参数随车辆动态载荷变化的响应曲线.分析并评价了开关磁阻电机驱动系统在各工况下的动态驱动特性,仿真结果对电动汽车车型设计及改进具有很好的参考价值.     

双感应电机驱动履带车辆转矩控制方法

研究双感应电机驱动履带车辆转矩控制方法.通过建立感应电机数学模型,设计转矩PI电压调节器,提出了感应电机转子磁场定向转矩控制策略.建立了履带车辆双感应电机驱动系统,提出了双感应电机综合转矩控制策略.直驶和转向工况电机输出特性实验结果验证了该方法的可行性.     

基于热阻网络法的电机瞬态温度场分析

针对用于电动汽车的驱动电机,要获得较高的功率密度并提升可靠性,必须进行温升分析与控制.通过有限元仿真可以进行精确计算,但存在计算效率低、实时控制较难实现等缺点.为快速分析电机温度场分布情况,在满足精度要求的前提下,本文基于热阻网络法,根据电机结构选取了关键部件作为温度节点,建立了8节点热阻网络,分析计算了热容、热阻、热源和边界条件,建立了矩阵数学模型,最终通过编程获得了额定工况下电机温度场的瞬态变化特性.结合有限元仿真,验证了该结果具备较高的可靠性,并从热阻网络的角度对限制电机温升的方法提出了建议.     

基于Simulink的天然气发动机瞬态加速工况仿真设计

利用Simulink软件建立了天然气发动机在瞬态加速工况下的发动机模型,该模型加入了进气压力修正模块,弥补了在瞬态加速工况下压力传感器所测进气压力的不准确,实现了进气压力的准确预估,使发动机瞬态加速工况也能控制在理论空燃比附近,并通过转速闭环控制使转速能迅速稳定在目标转速附近.仿真结果表明,模型能较好地实现瞬态加速工况下的空燃比控制,达到快速稳定转速的目的,可为发动机电控单元开发提供一定参考.     

基于田口鲁棒优化的电动汽车驱动控制策略研究

为改善电动汽车驱动系统动力性和经济性,由电池组放电效率模型、驱动电机系统效率模型和电动汽车加速度模型,建立了综合目标函数.根据城市道路特征对综合目标函数动力性和经济性所占权重进行分配.分别以电机转矩-电机转速,电机转矩-加速踏板开度变化率为信号因子,驱动电机温度,电池组荷电状态为限值因子建立正交试验表,根据田口鲁棒控制动态特性信噪比对整车控制器输出转矩进行优化.根据GB/T 18386—2017电动汽车能量消耗率和续驶里程试验方法进行实车试验.试验结果表明行驶一个市区循环工况,相比于原车驱动控制策略,基于电机转矩-电机转速正交表的方法可节省能耗9%;基于电机转矩-加速踏板开度变化率正交表的方法可节省能耗4%.      

电传动履带车辆双侧驱动转速调节控制策略

为解决双电机独立驱动电传动履带车辆行驶控制问题,建立以目标速度为输入的电传动履带车辆整车及驱动系统模型,设计了电传动履带车辆双侧驱动转速调节控制策略. 该控制策略由综合控制单元和两侧驱动电机控制器相互配合实现. 在Simulink/Stateflow中建立转速调节控制策略模型,完成以驾驶员操作为输入、包含控制环节的多工况系统仿真. 仿真结果和行驶试验验证了转速调节控制策略的可行性和有效性. 该控制策略已在车辆上成功应用.     

四轮独立驱动电动汽车仿真平台开发*

设计了轮边电机驱动和线控转向系统的结构,建立了电动汽车的线控转向系统和轮边电机的数学模型。采用Carsim与MATLAB/Simulink软件进行联合仿真,建立了基于线控转向的四轮轮边电机独立驱动的电动汽车整车动力学仿真研究的平台;通过选择典型的New York和开环控制的稳态圆周转向试验工况仿真工况,对所搭建的电动汽车的驱动和转向特性进行了仿真验证。仿真试验结果表明:所搭建的电动汽车动力学仿真平台在两种典型工况下均能较为合理地反映出四轮独立驱动的电动汽车的轮边电机输出转矩和转向系统响应特性,为开展四轮轮边电机独立驱动的电动汽车动力学控制研究奠定了良好的基础。     

基于非线性模型的异步电机高性能驱动系统的研究

为了提高磁场定向异步电机驱动系统的起动性能和运行效率 ,构造了由电机和逆变器构成驱动系统的损耗模型 ,分析了励磁电流对驱动系统效率的影响。应用一种新的基于 MT同步旋转坐标系下考虑异步电机主磁路饱和的非线性数学模型 ,设计了磁场定向矢量控制系统 ,通过实验验证了 ,适当地控制异步电机的转子磁链可以提高电机瞬时转矩 ,加快电机的起动过程 ,同时也可以在轻载或者额定工况下提高电机和逆变器的效率。从而提高整个驱动系统的利用率     

纯电动轻型车辆电机驱动系统设计

针对纯电动轻型车辆用电机驱动系统,提出了驱动电机与整车联合仿真的分析方法.基于车辆的动力需求,采用有限元法对驱动电机进行设计和分析.以车辆动力性能指标作为设计输入,建立车辆的数学模型.结合电机性能指标与整车数学模型,采用AVL Cruise软件对整车性能进行联合仿真.以一款电动摩托车用轮毂电机驱动系统为例,建立了电机及整车系统的联合仿真分析模型并进行了试验验证.试验结果表明,结合驱动电机与整车数学模型的联合仿真方法,适用于纯电动轻型车辆电机驱动系统的设计和整车性能匹配.     

双轴驱动纯电动汽车驱动转矩的分配控制策略

针对双轴驱动纯电动汽车的前后电机驱动转矩分配,基于电机的map特性,建立以双电机利用效率最大化为目标的优化模型,获得双驱动电动汽车不同转速与转矩需求下的双电机最优转矩分配模型.针对双轴驱动电动汽车,设计了普通、动力与经济3种驾驶驱动模式,并基于优化模型制定了3种驱动模式的转矩分配优化策略.最后以轻量化纯电动中巴为对象,建立了Carsim/Simulink联合仿真模型,分别以0～60 km/h加速实验验证动力性能,以NEDC工况的经济性验证效率.仿真结果表明,在3种驱动模式下,文中所提出的策略能小幅度缩短电动中巴的加速时间,将NEDC工况的续航里程分别提升2.20%、4.56%与6.60%,从而为双轴驱动电动汽车提供了一种双电机转矩优化分配的新方法.     

盘式无刷直流电机动态性能仿真的场路耦合法

将电机的瞬变电磁场与外电路耦合起来,直接考虑无刷直流电机系统中电机本体与驱动控制系统间的相互作用,并通过考虑盘式电机磁场三维分布的影响,对盘式电机的二维磁场模型进行了完善,建立了盘式无刷直流电机动态性能仿真较完整的数学模型,提高了动态性能仿真的精度;提出了“相带运动法”模型,较好地处理了盘式的电机式、转子相对运动问题。用此法对盘式无刷直流电机进行了深入分析,得出了一些有价值的结论。     

纯电动赛车动力系统的优化

为优化纯电动赛车的动力性能和经济性能,提高赛车在比赛时的竞争力,在纯电动赛车动力系统选型及参数匹配基础上,应用Simulink软件建立电机控制模型,并基于SPSA算法对永磁同步电机控制参数进行在线整定,优化电机PI控制参数,改善永磁同步电机控制精度,实现赛车动力系统的优化。Cruise和Simulink整车联合仿真结果表明,赛车75 m直线加速时间为422 s,剩余SOC为842%,最高车速可达到114 km·h-1;赛车完成耐久工况行驶后,剩余SOC利用率提高了16%。在同样工况下,保持赛车动力系统参数不变,优化PMSM控制参数后动力性能明显改善,可延长动力电池的使用寿命,增加赛车的续驶里程。     

变频电源供电永磁同步电动机数学模型与仿真

外贴式永磁同步电动机采用变频器供电,结构简单,控制方便。建了变频电源供电时永磁同步电动机的数学模型,对传统的机械运动方程进行了修正,使其更接近启动过程的实际情况。在此基础上,应用 MATLAB 语言编制了计算机仿真程序,用于分析电机不同工况时的瞬态性能和参数变化对动态性能的影响,并对一台 5.5 kW 的电机进行了仿真,结果证明修正后的数学模型是正确的。     

电驱动车辆发电机-电池组动态建模和仿真

为分析电驱动车辆发动机和动力电池组混合驱动的动态特性,采用等效阻抗法建立永磁同步发电机、整流桥和动力电池组在发电机转子d-q坐标系中的统一动态电路模型,并运用状态方程和直流水阻负载对模型进行了仿真和实验验证.模拟车辆转向工况,仿真得出电池组对减小发动机转速和转矩超调量,平滑直流母线电压剧烈变化效果显著,并能发挥助力和吸收再生制动能量的能力.     

电驱动车辆发电机-电池组动态建模和仿真

为分析电驱动车辆发动机和动力电池组混合驱动的动态特性,采用等效阻抗法建立永磁同步发电机、整流桥和动力电池组在发电机转子d-q坐标系中的统一动态电路模型,并运用状态方程和直流水阻负载对模型进行了仿真和实验验证.模拟车辆转向工况,仿真得出电池组对减小发动机转速和转矩超调量,平滑直流母线电压剧烈变化效果显著,并能发挥助力和吸收再生制动能量的能力.     

纯电动汽车永磁同步电机驱动控制

以纯电动汽车采用的内置式永磁同步电机(interior permanent magnet synchronous motor, IPMSM)为研究对象,在提高电机的运行效率、扩宽转速范围的同时,又能在复杂工况中的提升响应速度并改善行驶舒适性的问题。首先建立IPMSM的数学模型,提出低速时采取最大转矩电流比 （maximum torque per ampere, MTPA）控制,中高速时采用弱磁（flux weakening, FW）控制的全速域电流控制策略,并分析得到各个控制求解的数学模型。然后对IPMSM数学模型进行离散化处理,得到状态空间方程,以此为基础设计模型预测控制 (model predictive control , MPC)的转速控制器和无差拍预测控制（deadbeat predictive control,DPC）的电流控制器。最后在Matlab/Simulink中搭建IPMSM的仿真模型,验证整个控制策略的有效性与可靠性。     

某型号高速列车M车的振动舒适性分析

研究了如何在高速列车设计阶段预测机车振动舒适特性.首先采用ANSYS建立某型号高速列车M车的有限元模型,在MATLAB中采用频域法对功率谱密度进行处理;然后以轨道水平不平顺为例进行瞬态分析模拟出高速列车在运行时的整车响应,采集地板上某些节点加速度响应数据,进行相关处理后得出了M车对应的舒适度和平稳性指标.这种方法使理论设计阶段进行有效地评价高速列车在不同运行工况下的振动特性和旅客乘坐舒适性成为可能     

电力机车加速运行中牵引的电压最优控制

本文讨论电力机车加速运行中牵引的电压最优控制问题。在［１］的基础上，本文提出了单目标的能量最优控制的数学模型，并且应用Ｐｏｎｔｒｙａｇｉｎ极大值原理得到了相应的电压控制规律。     

量子遗传算法在永磁同步轮毂电机优化设计中的应用

量子遗传算法具有种群规模小而不影响算法性能、收敛速度快和全局搜索能力强等优点。为了获得高功率密度和低成本的电动车用轮毂电机,基于量子遗传算法,针对研究设计的一种外转子永磁同步轮毂电机,以电机有效质量、材料成本和功率损耗为优化目标,建立了包含8个设计变量和5个约束的数学模型,对电机进行优化设计。研究结果表明:永磁同步轮毂电机有效质量、材料成本和功率损耗降低,效率特性提升,有限元分析结果与量子遗传算法计算结果接近,能满足电动车对驱动轮毂电机的使用要求,因此,量子遗传算法对于轮毂电机优化设计是有效可行的。     

四足机器人电驱关节用轴向磁通永磁电机设计

针对现有四足机器人电驱关节用径向磁通永磁电机存在轴向尺寸长、转矩密度低的缺陷,基于电驱关节对电机的性能指标要求,提出了一种采用双定子单转子结构的轴向磁通永磁同步电机电磁设计方案。采用Maxwell软件建立了电机的三维有限元模型,进行了电磁仿真分析。仿真结果表明：轴向磁通永磁电机额定功率为260 W,额定输出转矩为2.53 N·m,电机效率为85.36%;峰值功率为630 W,峰值转矩为7.52 N·m,仿真结果满足电机性能指标要求。对轴向磁通永磁电机与径向磁通永磁电机在相同工况下的转矩进行分析,轴向磁通永磁电机输出转矩高于径向磁通永磁电机。该轴向磁通永磁电机电磁方案为四足机器人电驱关节用电机的高转矩密度、高功率密度设计提供了新的思路。