新能源汽车新型电机的设计及弱磁控制
新能源汽车电机驱动技术的优化设计与控制
新能源汽车电机驱动技术的优化设计与控制随着全球环境问题的日益严重以及对石油资源的依赖减少的需求，新能源汽车作为可持续发展的出行方式备受关注。
而电机驱动技术作为新能源汽车的核心技术之一，对车辆性能、能源利用效率以及驾驶体验等方面具有重要影响。
因此，对新能源汽车电机驱动技术的优化设计与控制具有重要意义。
一、优化设计1. 电机选型：电机选型是电机驱动系统设计的关键步骤。
在选型时，需要考虑驱动系统的功率需求、扭矩需求、效率以及电机的体积、重量、成本等因素。
根据车辆使用场景和驱动系统的要求，选择合适的电机类型，如异步电机、同步电机或永磁同步电机等。
2. 电机布置：电机布置对电机及整个驱动系统的性能具有重要影响。
合理的电机布置可以提高电机的散热性能，减少传动损耗，改善车辆的操控性能等。
在电机布置时，需要考虑电机的安装空间、散热条件、传动布置等因素，以实现最佳的设计效果。
3. 型号参数优化：在电机的设计阶段，还需要对电机的型号参数进行优化。
通过数值模拟和优化方法，可以得出最合适的电机结构参数，如线圈匝数、永磁体材料、定子和转子的几何形状等。
这些优化可以提高电机的功率密度、效率和稳定性，进而提升整个驱动系统的性能。
4. 系统集成：优化设计还需要考虑到整个驱动系统的集成问题。
这包括电机控制器、电源管理系统、电池组等的集成设计。
通过合理的系统设计，可以提高整个驱动系统的性能，并降低产品的成本和体积。
二、控制优化1. 功率控制：电机的功率控制是电机驱动系统的关键环节。
优化的功率控制算法可以提高电机的运行效率，减少能量损耗。
常用的功率控制方法包括电流控制、速度控制和扭矩控制，并结合最优调节算法，使电机在不同工况下能够得到最佳的控制效果。
2. 车辆动力分配：对于多电机驱动系统，车辆动力分配是一项重要的技术。
通过合理的动力分配策略，可以实现车轮扭矩的精确分配，提高车辆的操控性能、安全性和能量利用效率。
3. 能量回馈与回收：新能源汽车电机系统具有能量回馈与回收的特性。
电动汽车永磁同步电动机弱磁调速研究.
摘要本文围绕电动汽车用永磁同步电动机(PMSM调速系统展开工作，主要从控制角度研究扩展PMSM的调速范围。
永磁同步电动机具有体积小、效率高以及功率密度大等优点，特别是内置式PMSM具有较宽的弱磁调速能力。
上个世纪80年代以来，随着稀土永磁材料性价比的不断提高，以及电力电子器件的快速发展，永磁同步电动机的研究也进入了一个新的阶段。
矢量控制理论是交流调速领域的一个重大突破。
本论文详细讨论了永磁同步电动机的矢量控制，在推导其精确数学模型的基础上，分析了永磁同步电动机的几种矢量控制策略，包括了id=0控制、co sφ=1控制以及最大转矩/电流控制方式。
弱磁控制是永磁同步电动机矢量控制的前沿课题。
论文分析了永磁同步电动机弱磁调速原理，提出了三种特殊转子结构的新弱磁方案。
本文还围绕电动汽车用永磁同步电动机调速系统的硬件开发展开工作。
以TI公司专用于电机控制的TMS320LF2407A型数字信号处理器(DSP作为核心，开发了全数字化的PMSM矢量控制调速系统，并完成相应的系统硬件设计。
最后对所设计的电动汽车用永磁同步电动机驱动系统进行了初步的实验验证，表明采用本文所提出的全速范围弱磁控制算法具有较快的动态响应速度，可以满足调速系统弱磁性能要求。
关键词：永磁同步电动机；矢量控制；弱磁控制；控制器AbstractThis dissertation is devoted to the study on Permanent magnet synchronous motor (PMSM drive system for electric vehicle (EV application. It is mainly to improve the control of motors, then expand the scope of the motor speed. PMSM has the advantage of small volume, high efficiency and power density, especially inner permanent magnet synchronous motor have the ability of wide field-weakened operation. Therefore there search on PMSM has entered a new stage since the 1980’s with the improvement of ratio between the performance and the price of the rare earths PM material and the development of the power electronics devices. Vector control (VC theory is a great breakthrough in the AC speed control field. Also details of the VC of PMSM is presented in the paper，and the analysis of several circuit control strategies of VC theory applied to the PMSM control，which include theid=0 control，cosφ =1 control and the max torque/current control. The paper discusses the theory of weaking flux speed control of PMSM which is a new development direction. Then it brings out three new weaking flux plans，which have special rotor structures. This dissertation is devoted to the study of hardware on PMSMdrive system for EV application. Based on TI company DSP special-designed for motor control on TMS320LF2407A designs and develops a full-digital PMSM vector control system, and hardware of the system is accomplished. Finally, the experiment has been done for the drive which design in the paper. Result of the experiment indicate validity of the field-weakening method which introduced in the paper.Key word : PMSM Vector control field-weakened operation controller目录1 绪论 31.1 课题背景及意义 31.2电动汽车的发展现状及趋势 51.2.1 国内外主要国家电动汽车发展情况 51.2.2 电动汽车的发展趋势 71.3 永磁同步电动机弱磁控制研究现状 81.3.1从改进控制方法角度提高永磁同步电动机的弱磁能力 81.3.2从电机结构设计提高永磁同步电动机的弱磁能力 91.4 课题主要工作 92 电动汽车永磁同步电动机弱磁调速控制策略分析 102.1 永磁同步电动及数学模型 102.2 永磁同步电动机矢量控制原理 152.3 永磁同步电动机矢量控制基本电磁关系 162.3.1 电压极限椭圆 162.3.2 电流极限圆 182.3.3 恒转矩轨迹 182.3.4 最大转矩/电流轨迹 192.4 永磁同步电动电流控制策略 192.4.1 i d=0控制 192.4.2 控制 212.4.3 最大转矩/电流控制 222.4.4三种电流控制策略的比较 252.5 永磁同步电动机的弱磁控制 262.5.1 永磁同步电动机弱磁控制的基本原理 262.5.2 最大输入功率弱磁控制 292.5.3 永磁同步电动机弱磁扩速能力的提高 302.5.4 永磁同步电动机弱磁扩速困难原因分析 312.5.5 永磁同步电动机弱磁扩速方案 322.6 本章小结 343 电动汽车用永磁同步电动机的DSP控制 343.2电动汽车电机调速系统主电路设计 353.3 基于TMS320LF2407A DSP的电动汽车电机调速系统控制电路设计 353.3.1 速度给定模块 363.3.2 电机相电流检测电路 373.3.3 位置检测接口电路 383.3.4 PWM信号输出及动作保护电路 393.4 软件控制简要说明 403.5 转子位置与速度检测 413.5.1 转子位置检测 423.5.2 转子速度检测 433.5.3 最小和最大转速计算 431 绪论1.1 课题背景及意义汽车自1866年诞生以来，应用越来越广泛，技术不断发展，已经成为衡量一个国家物质生活和科学技术发展水平的重要标志，汽车工业己经成为世界经济和各国经济发展的支柱产业。
新能源汽车的电动机磁场控制技术
新能源汽车的电动机磁场控制技术随着环境保护意识的加强和能源问题的日益凸显，新能源汽车逐渐成为重要的交通工具选择。
而电动机磁场控制技术，作为新能源汽车的核心技术之一，对其性能和续航能力有着重要的影响。
本文将介绍新能源汽车的电动机磁场控制技术及其在提升汽车性能方面的重要性。
一、电动机磁场控制技术的概述电动机磁场控制技术是指通过改变电动机磁场的方式来控制电动机转速和转矩的技术。
一般来说，电动机磁场控制技术可以分为矢量控制和直接转矩控制两种方式。
矢量控制是指通过改变电动机的磁场方向和大小，来实现对电动机输出转矩和转速的控制。
具体的方法包括磁场定向控制、电流矢量控制等。
矢量控制技术可以使电动机在广泛的工作条件下保持高效率和高输出转矩，提升汽车的动力性能和能源利用率。
直接转矩控制则是通过改变电动机的磁场和电流，直接实现对电动机转矩的控制。
相较于矢量控制，直接转矩控制技术能够更精确地控制电动机输出转矩，使其在动力响应和输出功率方面具有更好的性能。
二、电动机磁场控制技术在新能源汽车中的应用1. 提高动力性能电动机磁场控制技术的运用可以提高新能源汽车的动力性能。
通过合理地控制电动机的磁场和电流，可以实现电动机的快速响应和高转矩输出。
这不仅可以提升新能源汽车的加速性能，还可以增强其爬坡能力和超车能力，提升驾驶者的驾驶体验。
2. 提高能源利用率电动机磁场控制技术的应用还可以提高新能源汽车的能源利用率。
通过磁场控制技术，可以使电动机在不同的工况下保持高效率运行。
这种高效率的运行可以减少能源的损耗，提升新能源汽车的续航能力，延长电池的使用寿命，从而降低汽车的运行成本。
3. 提升驾驶安全性新能源汽车的电动机磁场控制技术还可以提升驾驶安全性。
通过电动机磁场控制技术，可以实现对电动机输出转矩的精确控制，使汽车在各种路况下具备良好的操控性和稳定性。
这将有助于减少驾驶者因为驾驶操作不当而产生的事故隐患。
三、电动机磁场控制技术的进展与挑战近年来，随着新能源汽车的快速发展，电动机磁场控制技术也得到了不断的突破和进展。
新能源汽车永磁电机的设计
新能源汽车永磁电机的设计随着新能源汽车行业的发展，永磁电机作为新能源汽车的核心动力系统之一，逐渐受到越来越多的关注。
在新能源汽车的发展过程中，永磁电机设计成为技术创新和核心竞争力的关键要素之一。
1、永磁电机的优点在新能源汽车之中，永磁电机是一种非常具有优势的动力系统。
首先，永磁电机的功率密度和效率比较高，通过改变转子和磁场的设计构造，可以实现不同的功率输出。
其次，永磁电机采用小直径大转速的设计，使得其体积小、重量轻、结构简单、可靠性高。
永磁电机的效率比其他动力系统更高，还能够在较宽的转速范围内输出较大的扭矩，同时也便于实现快速响应和反应。
2、永磁电机的设计要求在设计永磁电机时，需要满足一定的规范和重要的性能指标，其中包括峰值扭矩、最大输出功率、效率、低噪声、抗震性、轻质化等。
此外，还需要考虑转子、绕组、热处理、永磁体、热管理、噪声控制、标准化、自动化和智能化等方面的因素。
这就要求设计者必须具备一定的设计能力和实战经验，能够灵活运用设计工具和组成部件，通过合理的参数设计和模拟仿真，使永磁电机的输出性能更好，更符合用户需求。
3、永磁电机的关键技术永磁电机的设计是一个非常复杂的过程，需要很多关键技术，如制造工艺、设计软件、控制系统、故障诊断等。
首先，要使用高精度、高稳定性的制造设备，保证组装的可靠性和精度。
其次，需要优化设计软件和算法，减小设计误差和浪费。
还要建立精准的动态模型和仿真分析，对永磁电机的工作过程进行分析和优化。
控制系统的要求也很高，需要考虑到永磁电机的特性和工况，保证其稳定性和响应速度。
最后，还需要发展故障诊断和保养技术，及时检测和解决永磁电机的故障问题，提高其可靠性和使用寿命。
4、未来发展趋势作为新能源汽车的核心系统，永磁电机的设计将在未来的发展中持续受到重视。
未来的永磁电机应当更加注重可靠性和安全性，同时还要加强对能源资源的使用和环保的保护。
加快技术的进步，推动永磁电机的技术革新和产业升级，提高其可靠性和使用寿命，促进新能源汽车产业的健康有序发展。
新能源汽车新型电机的设计及弱磁控制
新能源汽车新型电机的设计及弱磁控制新能源汽车的发展是当前汽车行业的热点之一，而电机作为新能源汽车的核心部件之一，其设计及弱磁控制技术的研究与应用也备受关注。
本文将从新能源汽车电机的设计以及弱磁控制两个方面进行探讨。
一、新能源汽车电机的设计新能源汽车电机的设计是保证其高效、稳定、可靠运行的关键。
首先，电机的功率和转速需与车辆的需求相匹配，以确保车辆性能的高效和稳定。
其次，电机的结构和材料选择应考虑到轻量化和散热性能，以提高车辆的续航里程和承载能力。
此外，电机的控制系统也需要具备高效率、快速响应和精准控制的特点，以满足不同驾驶场景下的需求。
针对以上需求，新能源汽车电机的设计通常采用无刷直流电机（BLDC）或永磁同步电机（PMSM）。
这两种电机具有高效率、高功率密度、高扭矩、低噪音和可靠性好等优点，逐渐成为新能源汽车的首选电机类型。
同时，设计者还需要考虑电机的永磁体材料、绕组结构、冷却系统等方面的优化，以提高电机的性能和可靠性。
二、新能源汽车电机的弱磁控制弱磁控制技术是新能源汽车电机控制领域的重要研究方向之一。
传统的电机控制方法通常采用定磁转矩控制或恒磁转矩控制，但这些方法在低转速和低负载情况下容易产生振动和噪音，同时也会降低电机的效率。
而弱磁控制技术可以有效解决这些问题。
弱磁控制技术通过改变定子电流的相位和振荡频率，实现对电机转矩和速度的精确控制。
其核心思想是在低转速和低负载情况下，通过减小定子电流的幅值，使电机工作在弱磁状态下，从而降低振动和噪音，提高电机的效率。
同时，弱磁控制技术还可以实现对电机转矩的精确控制，使车辆在起步、行驶和制动等不同工况下具备更好的驾驶性能和舒适性。
弱磁控制技术的实现主要依赖于先进的电机控制算法和控制器的设计。
目前，常用的控制算法包括PID控制、模糊控制和神经网络控制等。
这些算法可以根据电机的输出信号和目标转矩进行自适应调节，以实现对电机转矩和速度的精确控制。
同时，控制器的设计也需要考虑到实时性、可靠性和抗干扰性等因素，以确保电机控制系统的稳定性和可靠性。
电动汽车用永磁同步电机的超前角弱磁控制
（１．Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｌｏｎｇｙａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｌｏｎｇｙａｎ ３６４０１２，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｗｏｌｏｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｇｒｏｕｐ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｈａｎｇｚｈｏｕ ３１２３００，Ｃｈｉｎａ）
第 ３８卷第 ２期 ２０１６年 ６月
南昌大学学报 （工科版 ） Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｎａｎｅｈａｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ＆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ、
文 章 编 号 ：１００６—０４５６（２０１６）０２—０１９６—０４
Ｖｏ１．３８ Ｎｏ．２ ］ｕｎ．２０１６
电动 汽 车用 永磁 同步 电机 的超 前 角 弱磁 控 制
Ｋｅｙ Ｗ ｏｒｄｓ：ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｖｅｈｉｃｌｅ；ＰＭＳＭ ；ｌｅａｄｉｎｇ ａｎｇｌｅ ｆｌｕｘ—ｗｅａｋｅｎｉｎｇ ｃｏｎｔｒｏｌ
永 磁 同步 电 动机 （ＰＭＳＭ ）具 有交 流 电动 机 的 无 电刷 结构 、不需 要励 磁绕 组 ，体积较 小 等结构 上 的 优点 ，也 具有 直流 电动机 的调速 性能 好 的优 点 ，且运 行可靠 ，控制效率高 ，因此电动汽车用永磁 同步电机 作 为驱 动 电机 已经得 到广 泛 的应用 。永 磁 同步 电机 的控制 可分 为基 速 以下 的恒转 矩控 制 和基速 以上 的 恒 功率 控制 。基 速 以下 的恒 转 矩 控 制 ，需 要 满 足 电 动 汽车 快速 起 动 、加 速 、负 荷爬 坡 等 要 求 ；基 速 以上 恒 功率 控 制 ，需 要 满足 电动 汽车 高速行 驶 、超 车 等要 求 ，并 能获 得较 宽 的调 速范 围 。
电动汽车永磁同步电机最优弱磁控制策略
[ Ａｂｓｔｒａｃｔ] Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒꎬ ａ ｆｉｅｌｄ￣ｗｅａｋｅｎｉｎｇ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｔｒａｔｅｇｙ ｆｏｒ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｖｅｈｉｃｌｅｓ ｉｓ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ｗｉｔｈ ｔｏｒｑｕｅ ｃｏｎ￣ ｔｒｏｌ ａｓ ｏｂｊｅｃｔｉｖｅ. Ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ ｃｕｒｖｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｐｅａｋ ｔｏｒｑｕｅ ａｎｄ ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ ｔｏｒｑｕｅ ｏｆ ｍｏｔｏｒ ａｒｅ ｏｂｔａｉｎｅｄ ｂｙ ｏｆｆ￣ｌｉｎｅ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ. Ｏｎ ｔｈｉｓ ｂａｓｉｓ ａｎｄ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｆｅｅｄｂａｃｋ ｓｐｅｅｄ ａｎｄ ｔａｒｇｅｔ ｔｏｒｑｕｅꎬ ｔｈｅ ｆｉｅｌｄ￣ｗｅａｋｅｎｅｄ ｗｏｒｋｉｎｇ ｐｏｉｎｔｓ ｉｎ ｄ￣ｑ ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｓ ｏｆ ｍｏｔｏｒ ａｒｅ ｃｏｎｓｔａｎｔｌｙ ｕｐｄａｔｅｄ ａｎｄ ｍｏｖｅ ｗｉｔｈｉｎ ｔｈｅ ｒｅｇｉｏｎ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｃｕｒｖｅ ｏｆ ｔｈｅ ｒａｔｉｏ ｏｆ ｐｅａｋ ｔｏｒｑｕｅ ｏｖｅｒ ｃｕｒｒｅｎｔꎬ ｃｕｒｒｅｎｔ ｌｉｍｉｔ ｃｉｒｃｌｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｃｕｒｖｅ ｏｆ ｔｈｅ ｒａｔｉｏ ｏｆ ｐｅａｋ ｔｏｒｑｕｅ ｏｖｅｒ ｖｏｌｔａｇｅ ａｓ ｂｏｕｎｄａｒｉｅｓ. Ａｓ ａ ｒｅｓｕｌｔꎬ ｔｈｅ ｔｏｒｑｕｅ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｓｐｅｅｄ ａｎｄ ｏｐｅｒａｔｉｎｇ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｏｆ ｍｏｔｏｒ ｕｎｄｅｒ ｃｏｍｐｌｅｘ ｗｏｒｋｉｎｇ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ａｒｅ ｅｎｈａｎｃｅｄ. Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｗｉｔｈ Ｍａｔｌａｂ / Ｓｉｍｕｌｉｎｋ ｖｅｒｉｆｉｅｓ ｔｈｅ ｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｔｒａｔｅｇｙ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ａｎｄ ｔｈｅ ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ ｏｆ ｖｅｈｉｃｌｅ ｐｅｒｆｏｒｍ￣ ａｎｃｅ.
新能源汽车电机设计及优化
新能源汽车电机设计及优化第一章介绍新能源汽车是指以电力为驱动力的车辆，它主要是以电机作为动力源，电池作为能量贮存装置。
近年来，随着环保理念的日益普及，新能源汽车逐渐成为了汽车行业的热门话题之一。
电机是新能源汽车的核心零部件之一，其性能的好坏直接影响整车的性能。
因此，优化新能源汽车电机性能已经成为了汽车厂商和研究机构的重要研究内容之一。
第二章电机设计电机种类较多，但在新能源汽车中，主要采用的是三种电机类型：永磁同步电机（PMSM）、异步电机和开关磁阻电机。
其中永磁同步电机因其高效、扭矩密度大、体积小等特点，成为了新能源汽车的主流电机类型。
在永磁同步电机设计中，需要考虑到以下几个关键因素：电机功率、电压、铁芯尺寸、磁极数等。
不同的参数组合会导致不同的电机性能，因此在设计时需要综合考虑多个参数，以达到最优的电机性能。
第三章电机优化在电机设计完成后，还需要通过优化来进一步提升其性能指标。
电机的优化通常包括磁场优化、电磁噪声优化、电磁振动分析、优化控制策略等方面。
其中，磁场优化是电机优化的重点之一，其目的是通过改变电机的磁场分布，以进一步提高电机效率和输出功率。
同时，电磁噪声和电磁振动也是电机优化的关键因素之一。
电磁噪声可以采用改变电机结构或使用降噪材料等方式进行优化，而电磁振动则需要通过控制电机振动模态来实现优化。
第四章电机控制除了电机设计和优化之外，电机控制也是影响电机性能的重要因素之一。
电机的控制系统通常由电机控制器和电机驱动器两部分组成，通过对电机控制器中的控制算法进行优化，可以实现对电机转速和扭矩的精准控制。
同时，电机驱动器的设计也需要综合考虑电压和电流等参数，以提供稳定的功率输出，确保电机的正常运行。
因此，在电机控制方面，需要综合考虑功率、效率、响应速度和控制精度等方面的因素。
第五章结论本文简要介绍了新能源汽车电机设计及优化的相关内容。
电机作为新能源汽车的核心零部件之一，其性能的好坏直接影响整车的性能。
电动汽车用永磁同步电动机弱磁控制系统研究
Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ ｗｅａｋ ｍ ａｇｎｅｔｉｃ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ ｐｅｒｍ ａｎｅｎｔ ｍ ａｇｎｅｔ ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ ｍ ｏｔｏｒ ｆｏｒ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｃａｒｓ
Ｍ Ａ 一 ．ＺＨ Ｕ Ｍ ｉｎｇ－ｘｉｎｇ
（ ｅⅣ０．３１ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆＣｈｉｎａ Ａ ｅｒｏｓｐａｃｅ Ｓｃｉｅｎｃｅ＆ ＩｎｄｕｓｔｒｙＧｒｏｕｐ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｂｅｏ＇ｉｎｇ１０００７４，Ｃｈｉｎａ）
１ 引言
用 于 电 动 汽 车 的永 磁 同 步 电 动 机 要 求 能 够 频繁 地起动 、停 车或加 减速 ，还要求能 够在低速 或 者 爬 坡 时输 出高 转 矩 ，并 要 求 能 够 在 宽 转 速 范 围 内平 滑地 调 节 速度 和转 矩 。由于 电动 汽 车 的 电 机 控 制 器 的 直 流 侧 输 入 电压 所 引 起 的 电流 调 节 器的饱和特性 ，电机转矩和功率会过早地下 降 ， 较强 的弱磁性 能可 以在逆 变器容量 不变 的前提 下 提 高 车 辆 的起 动 加 速 能 力 和 爬 坡 能力 ，并 拓 宽 车辆 的转速 调节范 围 ，因此 ，对 电动汽 车用永磁 同步 电动 机进行弱磁 控制 且拓宽其 转速 调节范
马立 丽 ，朱 明星
（中国航 天科工 集团３１研究所 ，北京 １０００７４）
摘要 ：电动汽 车用永磁 同步电动机在基速 以下恒转矩运行 ，在基速 以上恒功 率扩速运行。在 分析永磁 同步 电
动机数 学模型的基础上 ，设计 了一种具有转速控 制和转矩控制两种工作模式的弱磁控 制 系统。该 系统在基于
围具有 过增加定 子的直 轴 电
流 并 利 用 直 轴 的 电 枢 反应 使 电机 气 隙 磁 场 减 弱 ， 达到等效于减弱磁场 的效果 ，从而达到弱磁增速 的 目的 。根 据这 一基本思路 ，学 者们提 出了众多 方 案用于改善 永磁 同步 电机 的弱磁 控制性 能 。Ｂｉｍａｌ Ｋ．Ｂｏｓｅ［ 提 出 了 ６步 电压 法 ，通 过 改 变 电机 的 功 角来达到改变转矩 的 目的 ，该方案对于电机参数 的 依 赖 性 小 ，且 可实 现对 直 流母 线 电压 的最 大 利 用 。为 了解 决 电机从 恒转矩 工况 到弱磁 工况 的切换 问题 ，Ｔｈｏｍａｓ Ｍ． ］提出了前馈弱磁方案。Ｊ．Ｍ．
新能源汽车电机控制算法设计及性能优化
新能源汽车电机控制算法设计及性能优化随着世界各国对环保意识的普及和对依赖传统燃油的最终解决方案的追求，新能源汽车已经成为了未来汽车产业的重要方向之一。
而新能源汽车的核心技术也就是电机控制算法。
本文将详细介绍新能源汽车电机控制算法的设计和性能优化方案。
一、新能源汽车电机控制算法的设计1. 车速闭环控制算法电机控制算法的核心就是电机转速控制。
在新能源汽车中，电机转速控制是由车速控制实现的。
车速控制的目标是实现车辆速度的精确控制和稳定性。
其中，PID控制算法是目前使用最广泛的车速控制算法之一。
关于PID控制算法的详细理论与实现，这里就不再阐述。
下面，我们以PID控制算法为例，阐述其在车速控制中的应用。
首先，我们需要了解PID控制算法。
PID控制算法是目前运用最广泛的控制算法。
PID控制器由三个基本的控制模块组成，分别是比例控制模块P(proportional)，积分控制模块I(integral)和微分控制模块D(derivative)。
用数学公式表示，PID控制算法的控制方程式为：u(t) = Kp * e(t) + Ki * ∫e(t)dt + Kd * δe(t)/dt其中，u(t)为输出信号，e(t)为误差信号，Kp、Ki和Kd分别为比例、积分和微分增益系数。
在车速控制中，我们需要实现车辆速度的精确控制和稳定性，因为这是保证行驶安全和舒适性的重要条件。
PID控制算法可以根据实时车速和理论车速之间的误差，通过动态计算比例、积分和微分增益系数，实现精确控制和稳定性。
车速控制以闭环控制方式工作，实时对转矩作出调整，使车速稳定在设定的目标值。
2. 相电流闭环控制算法在新能源汽车中，电机驱动力矩的控制是通过控制电机相电流实现的。
任何一种电机控制算法的控制目标都是希望电机输出所需的扭矩，因此，其核心在于控制电机驱动力矩。
电机相电流控制算法的核心是需要实现电机相电流的闭环控制。
相电流控制算法是一种通过电流计算器进行控制的无传感器控制算法。
混合动力车用电机快速响应弱磁算法研究
混合动力车用电机快速响应弱磁算法研究随着混合动力车技术的不断发展，混合动力车用电机快速响应弱磁算法在混合动力汽车行业中的应用越来越多。
为了提高新技术的可靠性，必须完善和优化混合动力车用电机快速响应弱磁算法，以改善混合动力汽车的性能和质量。
本文的主要内容是介绍混合动力车用电机快速响应弱磁算法的原理，探讨其优点和缺点以及改进方法，并进行有关研究。
首先，简要介绍混合动力车用电机快速响应弱磁算法的原理，混合动力车电机快速响应弱磁算法依赖于外部磁场，当电路受到电磁干扰时，它可以检测到外部磁场并快速响应到电路中。
它可以改变电路的电流分布，从而使电路中的电流变化更加连贯，有效地抑制外部电磁干扰的影响，进而实现电机的快速响应。
其次，介绍混合动力车用电机快速响应弱磁算法的优点和缺点。
混合动力车用电机快速响应弱磁算法的优点是可以有效的抑制外部电磁干扰的影响，使得混合动力车用电机可以更快的响应，提高性能和质量；另外也可以减少电机震动，提高混合动力车整体系统的稳定性。
但是混合动力车用电机快速响应弱磁算法也有一些缺点，例如由于它使电路中的电流变化更加连贯，容易产生浪涌电流；这会导致电路的散热量增加，对系统的稳定性也有一定的影响。
最后，探讨改进混合动力车用电机快速响应弱磁算法的方法。
可以采取均流控制技术，利用流量控制技术进行实时调整；另外也可以采取调制解调技术，利用调制解调技术对电流进行分析和检测；此外，还可以采取智能控制技术，将智能控制技术应用于混合动力车用电机快速响应弱磁算法，以实现最优的处理效果。
通过实践分析，混合动力车用电机快速响应弱磁算法确实能够改善混合动力汽车的性能和质量。
不仅如此，改进混合动力车用电机快速响应弱磁算法也对提高混合动力汽车系统的安全性有明显作用。
在以上的研究的基础上，未来的研究可以更进一步的加强混合动力车用电机快速响应弱磁算法的优化，从而实现更好的效果。
综上所述，混合动力车用电机快速响应弱磁算法是混合动力汽车技术发展中不可或缺的一部分，可以大大提高混合动力车的性能和质量，必须加强它的优化，以达到更好的效果。
电动汽车用永磁同步电机超前角弱磁控制
速的上升必须依赖增加反向电流 i d 并使电流环退 出饱和. 从这个角度来看, 完全可以考虑从电机端电
压对变频器所能输出最大电压的利用率对超前角进
行控制. 令
M=
3
u2d + u2q u dc
( 6)
式中 M 为电机端 电压对直流母 线电压的利 用率,
udc 为直流母线电压
42
湖南大学学报( 自然科学版)
1 数学模型
结合 IPMSM 在 dq 轴参考坐标系下的动态电压方
程, d, q 轴电压方程可描述为:
ud
Rs + pL d - w eL q
=
uq
weL d Rs + pL q
id +
iq
0
f we
( 1)
1
当电机稳定运行于某一状态时, 式( 1) 可转化为:
ud
R s - w eL q
=
uq
w eL d
系统在额定转速以下采用最大转矩/ 电流控制, 额定转速以上采用超前角弱磁控制. 图 4 为永磁同 步电机从 0 r/ m in 上升到 6 000 r/ m in 的带载起动 转速波形. 额定转速以下, 转速曲线为一直线, 额定 转速以上响应速度有所放慢, 但整个系统的动态响
表 1 电机参数 Tab. 1 Paramaters of IPMSM
统的动态响应能力以防止负载转矩突变给系统带来
的不稳定因素. 转速外环主要是进行转速的高精度 控制以适应不同场合对系统不同转速的要求. 电压
外环主要是电机转速超过额定转速或系统对变频器
直流线电压的利用率达到最大值时, 弱磁环将会输 出一个负的超前角度值, 使定子电流直轴电流 I d 超 负方向增加, 交轴电流 I q 减少, 从而使永磁同步电 机稳定运行在额定转速以上的弱磁区.
新能源汽车电机扭矩控制— 弱磁场控制
谈谈新能源电机扭矩控制—弱磁场控制(1)本讲开始，笔者将分4次对电机扭矩控制中的弱磁场控制进行详细介绍！对于新能源电机扭矩控制，除了电流控制、电流谐波重叠控制、振动隔离处理控制外，至少还包括：弱磁场控制、扭矩推测控制、相电流平均电流推测、振动抑制控制、电机转速FB控制、扭矩指令值计算、dq 轴变换控制、车轮转速控制等。
今天，笔者将继续对电机扭矩控制的其他模块进行详细介绍，接着振动隔离处理控制谈谈电机扭矩控制中的弱磁场控制技术。
首先，我们一起回顾下电机扭矩控制功能的整体控制框图，如下图所示：以整车控制器(VCU)输出的扭矩目标值为起点，虚线框图表示电机MCU扭矩处理的整体控制流程简图，具体控制流程如下：当电机MCU获取VCU的扭矩目标指令值后，扭矩控制模块会根据扭矩推测值输出电流指令值给弱磁场控制模块，弱磁场控制模块会综合考虑效率和能耗将电流目标值输出给电流控制模块，然后电流控制模块会结合电流目标值以及电流实际值，将电压指令值输出给电压控制模块，最后，电压控制模块会将Gate信息给到IGBT模块，由IGBT控制模块对通道进行打开和关闭控制。
此外，电机MCU内置模式控制方式，根据车辆不同的工况和负荷，分别对扭矩控制模块、弱磁场控制模块、电流控制模块以及电压控制模块的控制参数进行调整；同时，扭矩推测模块根据电流实际值以及电压指令值，通过内部算法将扭矩推测值输出给扭矩控制模块，对电流指令值的正确发出起到一个非常核心的参考作用。
因此，对于电机扭矩控制，由上图可以看出：基于电流指令值调整电流目标值，使电压指令值不脱离期望的电压值，其中扮演重要角色的就是“电机的弱磁场控制”。
对于以上弱磁场控制的核心目标，就是通过调整电流目标值，使电源电压上可施加的电压不超过目标值来实现的！同样的，在提出需求前，我们先来看看弱磁场领域的控制方法，如下图所示：在弱磁场领域内，电压限制椭圆和扭矩曲线的交点为可能输出效率最高的扭矩点。
新能源汽车电机控制系统研究及设计
新能源汽车电机控制系统研究及设计随着可再生能源和环境保护问题的日益突出，新能源汽车已经成为未来交通发展的重要方向之一。
作为新能源汽车核心部件之一，电机控制系统的研究和设计对于提高车辆性能、延长电池寿命以及实现高效能量利用至关重要。
本文将围绕新能源汽车电机控制系统的研究和设计展开阐述。
一、新能源汽车电机控制系统的作用和需求新能源汽车电机控制系统起到控制电机运行、保护电机安全以及优化能量转换的作用。
其中，控制电机运行是实现车辆动力输出的关键，通过调节电机的电流、电压和频率实现对转矩的精确控制。
电机保护是确保电机在工作过程中不受损坏的关键，包括电机过热保护、过流保护、过压保护等。
能量转换优化是为了提高电池寿命和提高能量利用效率，通过控制电机转速和负载，实现车辆整体性能的最优化。
针对以上需求，新能源汽车电机控制系统需要满足以下关键要求：1. 实现高效的电机控制：通过精确控制电机的电流、电压和频率，以实现高效能量转换和最佳转矩输出。
2. 提供全面的电机保护：通过监测电机的温度、电流和电压等参数，实时判断电机工作状态，一旦发现异常情况，能够及时采取保护措施，避免电机损坏。
3. 具备高可靠性和可扩展性：电机控制系统需要具备稳定可靠的性能，能够适应各种工况和复杂环境。
同时，还需要具备一定的可扩展性，以应对不同型号和规格的电机。
二、新能源汽车电机控制系统关键技术及其研究现状1. 磁力感应控制技术：磁力感应控制技术是新能源汽车电机控制系统中最常用的技术之一。
通过感应出电机转子和定子之间的磁力线，实现对电机电流和转矩的控制。
2. 矢量控制技术：矢量控制技术是一种基于电机空间磁场矢量变换的控制方法，能够实现对电机的精确控制。
矢量控制技术在新能源汽车电机控制系统中得到了广泛应用。
3. 故障诊断和故障保护技术：为了确保电机的安全运行，新能源汽车电机控制系统需要具备故障诊断和故障保护功能。
目前，研究者们通过智能化算法和故障模型等手段，不断提高故障诊断的准确性和故障保护的可靠性。
车用永磁同步电机弱磁控制技术发展现状与趋势
车用永磁同步电机弱磁控制技术发展现状与趋势一、引言车用永磁同步电机是目前电动汽车和混合动力汽车中广泛使用的一种电机类型。
它具有高效率、高功率密度、高控制精度等优点，但在弱磁区域内，其性能表现不如传统感应电机。
因此，对于车用永磁同步电机的弱磁控制技术的研究具有重要意义。
二、弱磁控制技术的意义车用永磁同步电机在弱磁区域内的性能表现不如传统感应电机，这主要是由于其转子永磁体在弱磁场下容易饱和，导致转子反转电势下降。
因此，在实际应用中，需要对车用永磁同步电机进行弱磁控制以提高其性能。
三、弱磁控制技术的发展现状1. 直接转换法直接转换法是最早被提出并得到广泛应用的一种弱磁控制方法。
该方法通过改变逆变器输出相电压或相位角来改变永磁体中的反向电势和反向转子扭力，从而实现对永磁体饱和的控制。
但该方法需要对逆变器进行精细调节，且在高速运行时易出现振荡和不稳定现象，因此应用受到限制。
2. 间接转换法间接转换法是一种基于电流控制的弱磁控制方法。
该方法通过改变逆变器输出电流来改变永磁体中的反向电势和反向转子扭力，从而实现对永磁体饱和的控制。
与直接转换法相比，间接转换法具有更好的稳定性和可控性。
3. 动态反电势调节法动态反电势调节法是一种基于反电势动态调节的弱磁控制方法。
该方法通过监测永磁体中的反向电势并根据其大小来动态调节逆变器输出相电压或相位角，从而实现对永磁体饱和的控制。
该方法具有响应速度快、稳定性好等优点。
四、弱磁控制技术的发展趋势1. 模型预测控制模型预测控制是一种基于数学模型预测未来状态并根据预测结果进行优化决策的控制方法。
在车用永磁同步电机的弱磁控制中，模型预测控制可以通过建立精确的数学模型来预测永磁体饱和的情况，并根据预测结果进行优化控制。
2. 神经网络控制神经网络控制是一种基于神经网络模型的智能化控制方法。
在车用永磁同步电机的弱磁控制中，神经网络控制可以通过训练神经网络模型来实现对永磁体饱和的自适应控制。
新能源汽车永磁电机的设计概述
新能源汽车永磁电机的设计概述新能源汽车永磁电机是目前新能源汽车动力系统中应用广泛的一种电机类型。
它具有高效率、高功率密度、体积小、重量轻等优点，被广泛应用于电动汽车、混合动力汽车和纯电动汽车等领域。
下面将对新能源汽车永磁电机的设计进行概述。
首先，新能源汽车永磁电机的设计需要考虑到汽车的功率需求和动力特性。
根据车辆的功率需求、行驶工况等因素，确定电机的额定功率和工作点。
同时，还需要考虑电机的输出转矩和转速等特性，以满足车辆的加速、爬坡等性能要求。
其次，新能源汽车永磁电机的设计需要选择合适的永磁材料。
永磁材料是永磁电机中的关键部分，直接影响到电机的功率密度和效率。
常用的永磁材料有钕铁硼和钴磁体等，需要根据电机的工作温度、磁场要求等因素进行选择。
第三，新能源汽车永磁电机的设计需要考虑电机的结构和散热设计。
根据电机的安装空间和重量要求，选择合适的结构类型，如内外转子结构、开口式结构等。
同时，为了提高电机的散热效果，通常需要在电机的转子和定子上设置散热片或散热鳍片，以提高电机的散热能力。
第四，新能源汽车永磁电机的设计还需要考虑电机的控制系统。
控制系统包括电机的启停控制、转矩控制和速度控制等功能，可以通过变频器、控制器等设备实现。
控制系统的设计需要考虑电机的响应速度、稳定性和可靠性等因素，以满足车辆的动力要求和驾驶性能。
最后，新能源汽车永磁电机的设计还需要进行系统级的优化。
在考虑了电机的基本参数和特性之后，需要对整个动力系统进行综合设计，包括电机的匹配与融合、电池组的设计与排布、电池管理系统的设计等。
这些综合设计可以进一步提高整车的续航里程、驾驶性能和经济性。
总之，新能源汽车永磁电机的设计是一个复杂而关键的过程。
它涉及到多个方面的技术和工程知识，需要综合考虑各个因素的影响，以实现高效、可靠、节能的电机设计。
随着新能源汽车技术的不断发展，相信新能源汽车永磁电机的设计将会不断优化和创新，为新能源汽车的发展做出更大的贡献。
新能源汽车驱动电机结构优化与控制策略
新能源汽车驱动电机结构优化与控制策略随着环境污染问题的日益严重，新能源汽车作为替代传统燃油车辆的重要选择，受到了广泛关注。
而新能源汽车的关键技术之一就是驱动电机的结构优化与控制策略。
本文将就这一问题展开探讨，以期为新能源汽车的发展提供一定的理论支持和实践指导。
一、电机结构优化新能源汽车中常用的电机结构有直流励磁电机（DC）和交流感应电机（ACIM）两种。
它们各自具有一定的优势和劣势，因此在设计电机结构时需要综合考虑多种因素。
1. 直流励磁电机直流励磁电机是传统汽车领域中使用最为广泛的电机结构之一。
它具有结构简单、容易控制等优点。
然而，直流励磁电机存在换向器的磨损和能量损耗问题，对高速运行有一定的限制。
因此，在新能源汽车中使用直流励磁电机需要综合考虑其在实际应用中的限制。
2. 交流感应电机交流感应电机是新能源汽车中常用的电机结构之一。
它具有结构简单、成本低、高可靠性等优点。
交流感应电机在新能源汽车中的应用越来越广泛。
然而，交流感应电机在低速和高负载运行条件下容易产生转矩波动，对控制系统的要求较高。
在设计新能源汽车驱动电机结构时，需要根据车辆的实际使用需求和性能要求，综合考虑直流励磁电机和交流感应电机的优势和劣势，选择合适的电机结构。
二、控制策略优化新能源汽车驱动电机的控制策略对整个电动汽车系统的性能和效率有着重要影响。
下面将介绍几种常见的控制策略及其优化方法。
1. 矢量控制策略矢量控制策略是一种基于电机磁链方向和大小来控制电机转矩和转速的方法。
通过精确控制电机的转矩和转速，可以提高电机的响应速度和转矩精度，从而提升整个电动汽车的性能。
2. 调速比控制策略调速比控制策略是一种通过调整电机的转速比来改变车辆的速度的方法。
通过合理选择调速比，可以使得电机在不同转速下工作在高效区域，提高能量利用率，降低能量损耗。
3. 监控与诊断策略监控与诊断策略是一种通过监测电机的运行状态和诊断故障来保障电机的可靠运行和提前发现电机的故障。
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新能源汽车新型电机的设计及弱磁控制
1. 新能源汽车新型电机的设计是指针对传统燃油汽车所使用的内燃机而言，新能源汽车采用的是电动机作为动力源。
新能源汽车电机的设计主要考虑到其高效能、高可靠性以及对环境友好等特点。
新能源汽车电机的设计首先需要考虑其功率输出，根据不同车型和使用需求，确定电机的额定功率。
同时，还需要考虑电机的体积、重量以及散热性能等方面的因素，以满足车辆整体设计的要求。
2. 新能源汽车电机的设计还需要考虑其转矩特性，即电机在不同转速下的输出转矩。
转矩特性对于车辆的加速性能和爬坡能力等方面至关重要。
因此，设计者需要通过合理选择电机的磁路结构、绕组设计以及控制算法等方式来实现所需的转矩特性。
3. 弱磁控制是指在新能源汽车电机工作过程中，根据车辆的实际需求，对电机的磁场进行控制，以达到提高效率和降低能耗的目的。
弱磁控制能够在一定范围内调整电机的磁场强度，以适应不同工况下的工作要求。
弱磁控制需要考虑的关键因素包括电机的电磁特性、控制器的设计和算法以及动力系统的整体优化。
通过对电机的电流和电压进行精确控制，可以实现优化动力输出和提高能量转换效率的目标。
4. 在弱磁控制中，一种常用的方法是通过调整电机的电流控制来实现磁场强度的调节。
电机的磁场强度与电流之间存在一定的关系，通过控制电流的大小和方向，可以实现对磁场的精确调节。
5. 弱磁控制还需要考虑到电机的动态响应特性。
在不同工况下，电机的输出要求可能会发生变化，因此需要设计合适的控制算法来实现电机动态响应的调节。
这些算法通常基于电机的模型和控制理论，以实现优化的磁场调节效果。
总结起来，新能源汽车新型电机的设计需要考虑功率输出、转矩特性等方面的因素，并通过弱磁控制来实现磁场强度的调节。
弱磁控制需要综合考虑电机的电磁特性、控制器设计和算法，以实现优化的动力输出和能量转换效率。