基于三相异步电机损耗模型的效率优化

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研究和发展新能源汽车是当前汽车行业的挑战和机遇。三相异步电机由于体积小、损耗低、结构简单、成本低廉、坚固耐用等优点在新能源汽车驱动系统中被广泛使用。三相异步电机矢量控制的关键在于准确估计磁链,但是其电阻和电感会受电机工作时的运行状态和环境因素影响而发生变化,进而阻碍电机工作在高效区。因此如何在控制三相异步电机的过程中削弱因其参数变化造成的影响是目前研究三相异步电机控制的热点,具有一定的理论意义和工程应用价值。论文针对上述问题进行深入的研究,得到如下结论:论文以三相异步电机为研究对象,首先详细分析提高三相异步电机工作效率的方法,之后建立在静止坐标系下和旋转坐标系下计及铁耗的三相异步电机模型的数学方程。并用Matlab/Simulink软件进行了损耗模型的验证,同时验证了该模型在矢量控制下的效果。在三相异步电机损耗模型的基础上,针对损耗模型法依赖三相异步电机实际参数,而不能达到效率最优控制效果的缺点,结合黄金分割法提出了一种在线搜索最优磁链的方法以达到效率优化的目的。该方法无需对三相异步电机的参数进行辨识。为缩减该方法的搜索时间,采用单神经元PID控制器代替传统PI控制器提升搜索速度。通过仿真和实验验证该方法降低功耗的可行性。在详细分析了模型参考自适应系统(Model Reference Adaptive System,MRAS)的工作原理后,结合损耗模型法提出了一种计及铁耗的MRAS双参数辨识方法,该方法可以同时辨识转子时间常数和定子电阻以提高参数辨识的准确性进而提高三相异步电机工作效率,使用Matlab/Simulink软件比较有无MRAS辨识控制方法的电机效率优化性能。验证了基于损耗模型的MRAS双参数辨识方法降低功耗的可行性和有效性。
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