電動(dòng)汽車(chē)的電效率優(yōu)化問(wèn)題

　　圖1 14 / 42V雙電壓電氣系統的結構

　　因此，從效率的角度考慮，在今后的電動(dòng)汽車(chē)中推廣使用42V電壓系統，有利于減小電流，進(jìn)而減小能量損耗，并且能夠壓縮所需電子設備的體積，節省空間，從而提高電動(dòng)汽車(chē)的整體能量利用效率。

　　3 電機驅動(dòng)系統的控制方法

　　下面將針對應用最為廣泛的感應電機的控制中如何提高效率進(jìn)行詳細分析。

　　3.1 感應電機的控制方法

　　對于交流感應電機控制，常用的有以下幾種方法：V/f 控制法、矢量控制法和直接轉矩控制法。在上述方法當中，V/f控制方法雖然簡(jiǎn)單，但由于沒(méi)有電流控制環(huán)，系統的動(dòng)態(tài)過(guò)程較差。矢量控制法基于感應式電動(dòng)機的轉子磁鏈的定向實(shí)現了分別獨立的控制轉矩和磁通，從而得到了與他勵式直流電動(dòng)機相同的轉矩控制特性。直接轉矩控制基于對所觀(guān)測到的轉矩實(shí)現反饋控制，可以得到較好的轉矩動(dòng)態(tài)特性。

　　在將上述方法應用于電動(dòng)汽車(chē)時(shí)，需要再加上效率優(yōu)化控制環(huán)節以使得電動(dòng)機控制系統的效率達到較好的水平[5]。系統的結構圖如圖2所示。系統中有三個(gè)反饋控制環(huán)，速度負反饋環(huán)和電流負反饋環(huán)是采用成熟的感應電機控制方法，而為了實(shí)現效率優(yōu)化，設置了效率最優(yōu)調節器，根據檢測元件得到的參數進(jìn)行計算，調整該控制器輸出，以達到系統運行效率最優(yōu)化的目的。

　　圖2 控制系統方框圖

　　3.2 感應電機效率最優(yōu)控制方法

　　交流感應電機驅動(dòng)系統的效率最優(yōu)化問(wèn)題，就是尋求在輸出功率一定時(shí)候，系統輸入功率函數 Pin的極小值?；谛首顑?yōu)的控制方法有以下兩種基本類(lèi)型[6][9]：

　　第一，根據給定的電機參數建立模型得到效率最優(yōu)的控制策略。交流電機驅動(dòng)系統的損耗可分為以下幾部分：銅損 (定子和轉子)、鐵損 (磁滯和渦流)、雜散損耗、摩擦和間歇損耗、變流器損耗。在這些損耗中，銅損和鐵損大約占80-90%。損耗的模型不但復雜，而且是非線(xiàn)性的。更嚴重的是，由于溫度和飽和效應的影響，模型的參數在不同工況下變化明顯。例如在某些情況下，轉子的電阻值會(huì )比其標稱(chēng)值增加一倍以上。3.2.1中將介紹基于自適應算法的臨界阻尼最優(yōu)控制方法。這種方法提出了一種電機轉子磁鏈觀(guān)測器實(shí)現方案，使用臨界阻尼控制方法實(shí)現了感應電機的效率最優(yōu)控制。本方法在保證了不惡化動(dòng)態(tài)過(guò)程的前提下，確保了穩態(tài)效率最優(yōu)。同時(shí)，為了解決由于定子電壓、電流觀(guān)測中的微小差錯帶來(lái)的磁鏈電流變化，穩態(tài)下根據轉子磁鏈計算適當的磁鏈參考電流作為控制指標。系統實(shí)現了比采用“轉子磁鏈為常值”控制方法更優(yōu)的效果。

　　第二，直接根據電機輸入功率值的函數通過(guò)數學(xué)工具計算該函數的最小值點(diǎn)，得到電機的效率最優(yōu)工作點(diǎn)。通過(guò)逐漸減少勵磁電流直到所測輸入功率達到最低值的在線(xiàn)搜尋法，顯得非常具有吸引力和應用前景。這種方法最吸引人的特點(diǎn)在于不需要損耗模型和電機參數的精確信息。并且，當所測的輸入功率是在DC/AC變換器的輸入端時(shí)，還能同時(shí)實(shí)現電機損耗和變換器損耗的最小化。由于輸入端電壓和電流波形的諧波含量較低，輸入功率檢測也很方便。在3.2.2中將介紹一種新的在線(xiàn)效率最優(yōu)化方法.