相关轮边电力驱动系统再生制动控制技术研究

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1、第9卷第1期中国工程机械学报V0I．9No．12011年3月CHINESEJOURNALOFCONSTRUCTIONMACHINERYMar．2011轮边电力驱动系统再生制动控制技术研究卞永明，兰皓，蒋佳，李生博，吴昊，金晓林(同济大学机械工程学院，上海201804)摘要：轮边电力驱动系统中的再生制动系统主要涉及制动能量分配控制技术和再生制动能量回收控制技术．轮边电力驱动工程机械采用双向DC／DC变换器，结合电压电流双闭环控制实现超级电容的储能，从而控制再生制动能量的回收．通过MATLAB建模仿真表明，在满

2、足安全制动的前提下，能够实现最大化的能量回收．关键词：电力驱动；能量分配；再生制动中图分类号：TH243文献标识码：A文章编号：1672—5581(2011)01—0059—04RegeneratiVebrakingcontroltechnologyforwheel-sideelectricdrivingsystemB／ANYong-ming，LANHao，JIANGJia，LISheng-bo，UHao，JINXiao-lin(CollegeofMechanicalEngineering，TongjiUn

3、iversity，Shanghai201804，China)Abstract：Theregenerativebrakingsystemofwheel—sideelectricdrivingsystemmainlycomprisesthecontroltechnologiesforbrakingenergydistributionandregenerativeenergyrecovery．Tocontroltheregenerativebrakingenergyrecovery，abi-directional

4、DC／DCconverter，togetherwithadoubleclosed-loopvoltage—currentcontrol，isappliedforsuper-capacitorenergystorageofrelevantconstructionmachinery．ByemployingMatlabTMmodelingandsimulation，itisindicatedthattheenergyrecoverymaximizationcouldberealizedtomeetthedeman

5、donbrakingsafety．Keywords：electricdriving；energydistribution；regenerativebraking轮边电力驱动系统中的制动系统包含机械摩擦制动和再生制动功能，这使得制动系统的设计更加复杂，主要有两个基本问题：一是制动能量分配控制技术，即如何在再生制动和机械摩擦制动之间分配所需的总制动力，以回收尽可能多的机车的动能，并实现稳定的制动状态．二是再生制动能量回收控制技术，即如何控制永磁同步电机(PMSM)和超级电容以实现机车动能的回收．目前对应用于纯电

6、动汽车和混合动力电动汽车中的制动控制技术进行了大量的研究工作，并已有产品问世．如1997年、2003年二代丰田Prius，2002年、2005年二代本田Civic，2004年福特Escape等，并且随着产品的更新换代，回收制动在总体制动中的比重加大，能量回收效果改善．其控制策略主要有：最佳前／后制动力分配比控制策略、最佳能量回收控制策略和并行分配控制策略．然而基于轮式工程机械的轮边电力驱动系统的制动能量回收研究几乎没有，因此有必要对该系统的制动控制技术进行研究，找出1种既安全舒适又节能的制动方式l1]．制动

7、能量分配控制技术基于能量回收最大化的目的，在轮边电力驱动系统中应该尽可能地采用再生制动．但是再生制动要受到路面附着条件、电动轮垂直载荷、PMSM制动力、驾驶员感受和超级电容状态(S0C)等因素的制约．作者简介：卞永明(1965一)，男，教授，工学博士．F-mail：ymbianmail@163．corn中国工程机械学报第9卷由于制动力受限于地面附着力，且在等于附着力时达到最大，因此要实现最快制动，应使各电动轮同时达到最大制动力，此时电动轮刚好处于抱死状态．而各电动轮所能提供的最大再生制动力与其垂直载荷、PM

8、SM的制动力等有关．应该注意，由PMSM产生的最大再生制动力与其转速密切相关．在低转速(低于其基速)状态下，其最大转矩为常量．但是，在高转速(高于其基速)状态下，其最大转矩随着转速呈双曲线形下降．因此，在给定机车负加速度条件下，机械制动转矩将随车速而变化引．电动轮再生制动的本质是将动能以电能的形式存储起功来．因此，当超级电容处于充满状态时，能量流动就无法持续有效进行．在这种情况下，需要停止再生制动而用摩擦制动以保