永磁同步东方马达电机在汽车动力的应用
电动助力转向系统(Electric Power Steering,EPS)是一种新型汽车动力转向系统,它能够较好解决转向系统中存在“轻”与“灵”矛盾,有利于提高汽车转向性能和主动安全性,并且具有节能、环保、结构简单、便于安装布置等优点,因此一经推出便得到了迅速发展。助力东方马达电机作为EPS系统执行机构,其转矩输出能力和品质对EPS系统性能有着很大影响。早期EPS系统主要采用直流东方马达电机作为助力东方马达电机,但直流东方马达电机存在噪声大、功率密度低和可靠性差等缺点,这限制了EPS系统性能进一步提升。
永磁同步东方马达电机在汽车动力的应用
EPS用永磁同步东方马达电机弱磁控制算法针对永磁东方马达电机EPS系统快速转向时手感沉重问题,采用了弱磁控制策略。首先考虑定子电阻压降时永磁同步东方马达电机Z优运行轨迹。介绍了前馈弱磁控制和反馈弱磁控制原理,分析了反馈弱磁控制动态性能不佳原因,提出了一种基于前馈模糊PI弱磁控制方法。该方法由改进前馈环节、模糊PI反馈环节和电流轨迹规划环节组成。前馈环节根据东方马达电机运行状态通过在线查表直接给出弱磁参考电流,可以提高弱磁控制动态响应性能;模糊PI反馈环节通过P、I参数在线自整定,以保证反馈环节在整个转速范围内都能够快速消除前馈误差;电流轨迹规划环节对弱磁电流幅值进行限制,并采用一种简单交轴参考电流调整方法,实现了弱磁控制从调整直轴电流向调整交轴电流平滑过渡,以拓宽反馈弱磁控制弱磁深度。东方马达电机实验表明所提出弱磁方法在较高转速下,仍可使东方马达电机输出较大转矩,且转速突变时两轴电流仍能跟踪其目标值,动态过程无明显波动,具有良好动态响应性能。(4)EPS转向盘力矩波动YZ方法针对造成转向盘力矩波动两个主要因素:EPS系统稳定裕度不足和助力东方马达电机转矩脉动,首先建立了EPS系统模型分析了影响系统稳定性因素,介绍了常用PD控制和测速反馈控制原理及特点,根据永磁同步东方马达电机EPS特点采用了测速反馈控制以提高中频段相位裕度,但测速反馈控制在提高系统稳定裕度同时会降低系统动态响应性能。为此,提出了PD+测速反馈控制方法,实验结果表明该方法在保证系统动态特性同时增强系统稳定裕度。其次分析了导致东方马达电机转矩脉动因素:齿槽转矩、反电动势波形畸变和电流检测误差,并采用谐波注入法YZ由前两者造成6次谐波转矩。提出了一种基于相电流积分误差补偿方法以在线校正电流检测误差,从而消除由电流检测误差造成1次和2次脉动转矩。实验结果表明所提出转矩YZ方法可以有效降低转向盘力矩波动,提高驾驶员转向手感。(5)EPS系统实验环境开发及功能验证开发了永磁同步东方马达电机EPS控制器,优化了控制器硬件设计和软件架构。搭建了永磁同步东方马达电机实验台用以验证东方马达电机控制算法,基于实车前悬架系统搭建了EPS原地转向试验台,并开发了相应测控系统,Z后对所提出电流控制算法和弱磁控制算法进行了EPS台架实验验证。主要得到以下结论:(1)传统预测电流控制稳定性主要受定子电感影响,定子电阻、电感和永磁磁链变化都会影响该算法稳态性能,导致稳态跟踪误差。而提出自适应鲁棒预测控制可以在不明显降低预测电流控制无差拍性能前提下增强系统鲁棒性能,消除电流跟踪静差,更适用于EPS助力东方马达电机电流控制。(2)反馈弱磁控制电压环是一个非线性系统,定参数PI调节器无法保证电压环在全速范围内都具有良好动态性能。此外,PI调节器固有滞后特性也是导致反馈弱磁控制动态性能较差重要原因。而提出基于前馈模糊PI弱磁控制方法可以显著提高反馈弱磁控制动态响应特性,避免了动态过程中反馈弱磁控制下存在电流震荡,采用该算法在快速转向时助力东方马达电机仍能提供充足且平滑助力转矩。(3)EPS系统不稳定和助力东方马达电机脉动转矩都会造成转向盘力矩波动。常用PD控制和测速反馈控制都可以在一定程度上提高系统稳定性但各有不足。而提出PD+测速反馈控制方法可以在保证系统动态特性同时增强系统稳定裕度。齿槽转矩和反电动势波形畸变导致了东方马达电机6次谐波转矩,电流零漂误差和增益误差会造成1次和2次脉动转矩,采用提出基于相电流积分误差补偿方法结合谐波注入法可以有效降低转向盘力矩脉动。
永磁同步东方马达电机在汽车动力的应用
随着电力电子和东方马达电机控制技术发展,性能更优交流东方马达电机也越来越地应用到EPS系统中,其中永磁同步东方马达电机以其体积小、效率高、功率密度大、转动惯量小等优点正逐步取代直流东方马达电机和异步东方马达电机成为EPS助力东方马达电机发展方向。