采用直接转矩控制的汽车异步电机起动-发电系统的MATLAB建模

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1、第24卷第2期盐城工学院学报(自然科学版)Vol．24No．22011年06月JournalofYanchengInstituteofTechnology(NaturalScienceEdition)June．2011采用直接转矩控制的汽车异步电机起动/发电系统的MATLAB建模张兰红，陆广平，陈冲(盐城工学院电气工程学院，江苏盐城224051)摘要:采用直接转矩控制的异步电机起动/发电系统在汽车电源中具有很好的应用前

2、景。分析了异步电动和发电电机数学模型的区别，提出了异步集成起动/发电电机数学模型的建立方法。分析了异步起动/发电系统的直接转矩控制方案，建立了采用直接转矩控制的异步起动/发电系统的MATLAB仿真模型。给出了仿真实例，仿真结果与理论分析相符，证明了所建模型的正确性，为实际异步起动/发电系统的研发提供了技术支持。关键词:汽车;异步电机;起动/发电;直接转矩控制;建模中图分类号:TM343文献标识码:A文章编号:1671－5322(2011)02－0001－06［6－8］汽车集成起动/发电(Integrated

3、Starter/Gene-于对硬件样机的性能分析。ISG系统是由电ra－tor，简称ISG)技术用一台电机实现起动与发机、电力电子、控制系统组成的混合系统，控制过电双功能，可省去专门起动用的电机，还可方便地程复杂、工作模式多样，要深入研究该系统，必须选择电机的电动或发电工作状态，使发动机快速建立高效、实用的仿真模型，借助计算机仿真的手起动，避免其怠速空转，是提高汽车电源系统功段来分析。因此本文采用当今科学计算与控制领率、节约空间、减轻重量、节约燃油、降低二氧化碳域十分流行的MATLAB软件，建立采用DTC异

4、步［1－2］排放的理想办法。汽车ISG系统可以采用多ISG系统仿真模型，以提高异步ISG系统的研发种电机，其中异步电机具有结构简单、运行可靠、能力，推动其实用化发展。适合高速运行、成本低等众多优点，它和电力电子1异步ISG系统组成及工作模式变换器结合构成的新型异步电机控制系统，无论是电动还是发电运行均可获得优良的性能，成为异步ISG系统包括异步起动/发电电机、电力［2－5］汽车集成起动/发电电机的首选之一。电子变换器、蓄电池和控制器。异步电机的先进控制策略中，直接转矩控制汽车异步ISG系统有如下3个工作模式

5、:(DirectTorqueControl，简称DTC)技术具有控制模式1:发动机起动模式。当发动机转速低结构简单，动态性能优异的特点。在异步ISG系于点火速，即在0－150rpm之间时，由变换器控统中采用DTC技术，可以利用DTC转矩跟踪的制异步电机工作于电动状态，从蓄电池吸收电能，快速性，跟踪起动发动机所需的起动转矩，获得优起动发动机。该模式下能量流向如图1a所示。良的起动性能;同时DTC只需要定子绕组电阻一模式2:电动助力模式。当发动机运行在点个参数，结构简单，计算时间较少，在电动与发电火速与发动机怠

6、速之间，即在150－800r/min之之间快速平滑转换方面很有优势，因此采用DTC间，或有高加速需求时，ISG系统工作于电动助力异步电机ISG系统在汽车电源中的应用前景十分模式，在发动机提供动力的同时，ISG电机工作于［6－7］被看好。DTC异步ISG系统目前处于起步研电动状态，给发动机曲轴提供额外的转矩以帮助究阶段，报道的文献很少，仅有的几篇文献多侧重加速。该模式下能量流向仍如图1a所示。收稿日期:2010－11－10基金项目:江苏省自然科学基金项目(BK2009669);江苏省高校自然科学基础研究项目(

7、08KJD470006)作者简介:张兰红(1968－)，女，江苏盐城人，教授，博士，主要研究方向为电机控制和电力电子技术。·2·盐城工学院学报(自然科学版)第24卷模式3:发电模式，发动机转速高于怠速时，电流，rs、rr为定、转子电阻，Ls、Lr、Lm为定、转子自变换器控制异步电机进入发电状态，由发动机驱感与互感，ωr为转子电角速度。电机的定子磁链动异步电机产生电能，供给蓄电池和电气负载，使ψsα、ψsβ与电流的关系为

8、:直流母线电压保持在42V。该模式下能量流向ψsα=Lsisα+Lmirα{(2)如图1b所示。ψsβ=Lsisβ+Lmirβ由式(1)、(2)消去转子电流isα、isβ，得:dLrru=R+σi+ωLi－－ωsα()sαrσsβLψsαrψsβdtr{dLσrrusβ=－ωrLσisα+(R+)isβ+ωrψsα－Lψsβdtr(3)2LsLsLr－Lm式中，R=rs+rr，Lσ=。电磁转矩为:LrLr3Te=