基于稳态模型异步电机的效率优化控制策略

《基于稳态模型异步电机的效率优化控制策略》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、基于稳态模型异步电机的效率优化控制策略（柳州五菱汽车工业有限公司，广西柳州545007）摘要：从感应异步电机动态模型出发，推出其稳态模型。在此基础上推导出效率最优控制磁链给定方程，并构造了可实现效率最优控制的控制模型。关键词：感应异步电机；效率最优控制；矢量控制中图分类号：文献标识码：A文章编号：Aninductionmotor’efficiency-optimizedcontrolstrategyBasedonsteady-statemodelhuangrijun(LiuzhouWulingMotorsCo.,Ltd,Guangxi，Liuzhou，545007)Ab

2、stract:BasedontheAsynchronousinductionmotor’dynamicmodel，launchedasteady-statemodel.Onthisbasis,toderivetheefficiency-optimizedcontrolmagneticfieldequation,and,constructedacontrolmodeltoachievetheefficiency-optimizedcontrol.Keywords:InductionMotor;Efficiency-optimizedControl，VectorContro

3、l作者简介：黄日俊（1973—），男，广西柳州人，工程师，本科学位，主要研究方向为新能源汽车电机驱动技术。在电动汽车的电机驱动方案中，矢量控制的感应异步电机目前被普遍采用。感应异步电机结构简单，制造工艺成熟，有过载能力强，弱磁控制容易等优点，其缺点是在轻载运行时的效率会降低。而电机的运行效率直接决定电动汽车运行的经济性，因此如何提高异步电机在低载工况下的运行运行效率，受到关注，并且有较高的应用价值。1.效率最优控制思想：异步电机的损耗由铁耗、铜耗、机械损耗和杂散损耗构成，其中铁耗、铜耗为主要损耗，通常情况下，铁耗、铜耗占总损耗的80%-90%，因此异步电机效率最优控制是

4、运用相应的控制策略，使得电机铁耗与铜耗的总和最小。由电机理论可知，电机铁耗与磁裢成正比，电机铜耗与电流的平方成正比。在矢量控制的算法中，将电机定子电流解耦为正交的激磁电流分量和力矩电流分量。其中，与电机磁链近似成正比，也近似正比于电机铁耗，力矩电流分量正比于铜耗。通过对和的单独控制，改变电机的运行转速、转矩和功率，以电机转矩为例，电机转矩与和围成的矩形面积成正比，对于电机运行的任一扭矩值，可以有无数的和的组合与其对应，而其中的降低必然会导致的上升，反之依然。由此可得异步电机效率最优控制思想是：由电机的转速和转矩给定指令，调整定子电流中的激磁电流分量和力矩电流分量的大小，

5、目标是使得电机的铜耗与铁耗之和最小，通常的做法是在异步电机的轻载工况采取弱磁策略，即减小。1.效率最优控制的理论推导：异步电机是一个多变量、高阶、强藕合的非线性系统，为了便于分析研究，对实际电机进行如下假设，抽象出理想化电机模型：2.1.三相定子绕组和转子绕组在空间均对称分布，即在空间互差电角度，所产生的磁动势沿气隙圆周按正弦分布，即忽略空间谐波；2.2.忽略磁路饱和的影响；2.3.忽略定、转子的漏感；2.4.不考虑频率和温度变化对电阻的影响。在上述假定条件下，异步电机在任一两相坐标系中的动态数学模型抽象如下：（2-1）式中、、为定、转子绕阻电阻及铁损等效电阻，为定、转

6、子绕阻间的互感，、为两相坐标系中d、q轴铁损等效绕阻电流，、、、为d、q轴的定、转子电流，、为d、q轴主磁链，、、、为d、q轴定、转子磁链，、为d、q轴定子电压。电机动态等效模型如图1所示。图1考虑铁耗，忽略定转子漏感时d、q坐标系下电机动态等效模型为了简化分析过程，将d、q坐标系按转子磁场定向。在转子磁场坐标系下有，，将模型进一步简化，当电机稳定运行时，电流的d、q轴分量为直流，其导数为0，推出电机的稳态方程为：（2-2）由上式可得出。由此作出电机的稳态等效模型如图2所示。图2转子磁场定向异步电机的稳态等效模型由该模型，列方程如下：（2-3）令、，解此方程组得（2-4

7、）定子铁损为(2-5)由此，定子铜耗为(2-6)转子铜耗为(2-7)电机总损耗为(2-8)式中、。感应电机的电磁转矩为(2-9)式中为电机极对数。一般与比相对很小，可忽略不计，则感应电机的电磁转矩近似为(2-10)于是得(2-11)当电磁转矩和电机转速一定时，求功率损耗对的导数并令其为0，得到总损耗最小的关系式解之，(2-12)因为转子磁链为(2-13)上式即为效率最优控制条件下的定子磁链给定。在此磁链给定条件下，电机的工作效率为(2-14)式中为电机的输出功率。1.效率最优控制系统设计系统采用转子磁场定向矢量控制算法，为实现效率最优控制