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【摘 要】研究电动汽车电机驱动控制系统对电动汽车电力驱动技术具有重要意义。研究对电机驱动控制系统进行了设计。主要包括根据电力汽车对动力源的要求,分析电机的几种主要调速策略,并对电动汽车电机驱动控制策略进行了选择;根据选用电机特性,建立了电机驱动控制系统的控制模型,并确定了该控制系统的结构组成;在完成了增量式PI控制算法的實现的基础上,利用工程正定法选定了系统PI控制主要参数,并设计了控制系统的主控制程序。
【关键词】电动汽车;驱动电机;控制系统;PI控制
1、电动汽车电机驱动控制策略
电压控制策略直流电机系统在调压调速特性为:Te=Cm(Udo-CeN)/R;在限制最大输出电流下,调压调速机械特性,在电压控制方式下,不同电压下的外轮廓斜线是一组相互平行的斜线,其斜线斜率由Te=CmId决定。对于一般电动汽车所用电动机,由于其功率较大,所要求的电枢电流也较大,为了提高电动机效率,其电枢回路的电阻R都很小,而Ce、Cm较大,因此这些斜线的斜率都很大。同时在这种控制方式下,控制系统的工作区域主要在限制最大电流的区域。采用这种控制方式,油门踏板对应不同的控制电压,此时一旦电压高于电机反电动势,控制系统及其容易进入限流控制区,车辆以最大驱动力矩行驶,这显然是跟传统驾驶特性不同的。
转速控制策略是电机转速闭环控制的驾驶感觉与传统内燃机车不同,闭环控制是控制踏板的不同位置决定其不同的行驶速度。
力矩控制策略对永磁直流电机系统,采用积分作用(如PI规律)进行调节的电流负反馈控制实际上属于力矩控制。电流闭环控制,在理想电源条件下,永磁直流电动机得力矩-转速特性为平行于转速轴的直线。其曲线方程为:Te=CmId.
电机驱动控制策略的选择是驱动电机选取调节电机输出力矩的控制策略,驾驶员的控制指令在瞬时对应于电机输出力矩,在稳态对应于输出转速的控制。为了达到驾驶员期望的行驶速度,驾驶员通过对电机电枢电流的相应控制实现的,通过调节电流的大小可以控制汽车的行驶速度,通过驾驶员对车辆行驶速度调节就实现了电机的转速闭环控制,如果把驾驶员也看成一个控制环节,这样就形成了一个外环有驾驶员参与的转速闭环控制,内环为电机电枢电流的双闭环控制系统,这种控制策略适合于人工操纵的车辆的驱动驾驶。
2、电动驱动控制系统的控制模型
电机驱动控制系统的结构是驾驶员对电机的操纵指令被转换成可变的电压信号,与电枢电流的反馈电压信号比较后,通过主控制器的控制算法输出控制电压Uc,通过改变PWM变换电路的占空比来控制电机端电压的平均值,调节电机电流和转速。
3、电机驱动控制器算法的实现
增量式PI控制算法的实现,首先从CAN总线读取PI控制器的参数,通过定时器每间隔Ts 中断一次,完成一次PI控制计算,不断调整被控参数,LPC2119中的PWM单元根据控制参数的变化,调整PWM输出波形的占空位,完成实时控制任务。
【关键词】电动汽车;驱动电机;控制系统;PI控制
1、电动汽车电机驱动控制策略
电压控制策略直流电机系统在调压调速特性为:Te=Cm(Udo-CeN)/R;在限制最大输出电流下,调压调速机械特性,在电压控制方式下,不同电压下的外轮廓斜线是一组相互平行的斜线,其斜线斜率由Te=CmId决定。对于一般电动汽车所用电动机,由于其功率较大,所要求的电枢电流也较大,为了提高电动机效率,其电枢回路的电阻R都很小,而Ce、Cm较大,因此这些斜线的斜率都很大。同时在这种控制方式下,控制系统的工作区域主要在限制最大电流的区域。采用这种控制方式,油门踏板对应不同的控制电压,此时一旦电压高于电机反电动势,控制系统及其容易进入限流控制区,车辆以最大驱动力矩行驶,这显然是跟传统驾驶特性不同的。
转速控制策略是电机转速闭环控制的驾驶感觉与传统内燃机车不同,闭环控制是控制踏板的不同位置决定其不同的行驶速度。
力矩控制策略对永磁直流电机系统,采用积分作用(如PI规律)进行调节的电流负反馈控制实际上属于力矩控制。电流闭环控制,在理想电源条件下,永磁直流电动机得力矩-转速特性为平行于转速轴的直线。其曲线方程为:Te=CmId.
电机驱动控制策略的选择是驱动电机选取调节电机输出力矩的控制策略,驾驶员的控制指令在瞬时对应于电机输出力矩,在稳态对应于输出转速的控制。为了达到驾驶员期望的行驶速度,驾驶员通过对电机电枢电流的相应控制实现的,通过调节电流的大小可以控制汽车的行驶速度,通过驾驶员对车辆行驶速度调节就实现了电机的转速闭环控制,如果把驾驶员也看成一个控制环节,这样就形成了一个外环有驾驶员参与的转速闭环控制,内环为电机电枢电流的双闭环控制系统,这种控制策略适合于人工操纵的车辆的驱动驾驶。
2、电动驱动控制系统的控制模型
电机驱动控制系统的结构是驾驶员对电机的操纵指令被转换成可变的电压信号,与电枢电流的反馈电压信号比较后,通过主控制器的控制算法输出控制电压Uc,通过改变PWM变换电路的占空比来控制电机端电压的平均值,调节电机电流和转速。
3、电机驱动控制器算法的实现
增量式PI控制算法的实现,首先从CAN总线读取PI控制器的参数,通过定时器每间隔Ts 中断一次,完成一次PI控制计算,不断调整被控参数,LPC2119中的PWM单元根据控制参数的变化,调整PWM输出波形的占空位,完成实时控制任务。