分布式电驱动系统永磁同步电机改进型反馈式弱磁控制策略研究*

doi:10.11985/2021.04.011

电气工程学报 ›› 2021, Vol. 16 ›› Issue (4): 85-92.doi: 10.11985/2021.04.011

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分布式电驱动系统永磁同步电机改进型反馈式弱磁控制策略研究^*

韩建斌(), 张卓然(), 黄健, 王晨(), 杜亚辉()

南京航空航天大学多电飞机电气系统工信部重点实验室南京 210016

收稿日期:2021-07-13 修回日期:2021-10-10 出版日期:2021-12-25 发布日期:2022-02-10
通讯作者: 张卓然 E-mail:hjb1986@nuaa.edu.cn;huang_jian2019@163.com;apsczzr@nuaa.edu.cn;wangchen1071@163.com;dyh@nuaa.edu.cn
作者简介:* 张卓然,男,1978年生,教授,博士研究生导师。主要研究方向为多电飞机电气系统、新能源发电与电驱动技术。E-mail： apsczzr@nuaa.edu.cn
韩建斌,男,1986年生,博士研究生。主要研究方向为特种电机驱动与发电控制。E-mail： hjb1986@nuaa.edu.cn
黄健,男,1989年生,博士研究生。主要研究方向为永磁电机起动发电控制。E-mail： huang_jian2019@163.com
王晨,男,1987年生,博士研究生。主要研究方向为新型永磁电机设计与多物理场分析。E-mail： wangchen1071@163.com
杜亚辉,男,1997年生,硕士研究生。主要研究方向为永磁同步电机预测与无位置控制。E-mail： dyh@nuaa.edu.cn
基金资助:
* 江苏省重点研发计划资助项目(BE2017160)

Research on Improved Feedback Field-weakening Control Strategy of Permanent Magnet Synchronous Motor for Distributed Drive System

HAN Jianbin(), ZHANG Zhuoran(), HUANG Jian, WANG Chen(), DU Yahui()

Center for More-Electric-Aircraft Power System, Nanjing Aeronautics and Astronautics University, Nanjing 210016

Received:2021-07-13 Revised:2021-10-10 Online:2021-12-25 Published:2022-02-10
Contact: ZHANG Zhuoran E-mail:hjb1986@nuaa.edu.cn;huang_jian2019@163.com;apsczzr@nuaa.edu.cn;wangchen1071@163.com;dyh@nuaa.edu.cn

摘要/Abstract

摘要：

以分布式电驱动系统的表贴式永磁同步电机为研究对象,对满足高转矩输出和宽转速范围下的电机转矩特性进行分析,对比传统前馈弱磁和反馈式弱磁控制策略的优缺点,提出一种易于工程化实现的带深度前馈的改进型反馈式弱磁控制策略,详细阐述其工作原理,并给出其前馈分量和反馈分量的具体计算方法,并通过推导其闭环传递函数对电流环稳定性进行分析,最后对所提控制策略的控制性能进行仿真验证。所提出的改进型反馈式弱磁控制策略在效率、控制精度和工程化实现方面具有显著的优势。

关键词: 分布式电驱动系统, 前馈, 弱磁控制, 永磁同步电机

Abstract:

The surface-mounted permanent magnet synchronous in-wheel motors for distributed drive electric vehicles are thoroughly studied. Firstly, the motor torque characteristics under high torque level and wide speed range are analyzed. Comparison of the advantages and disadvantages for traditional open-loop flux-weakening strategy and the feedback-based flux-weakening strategy are conducted. Furthermore, an improved feedback flux-weakening control strategy with deep feedforward which is easy to be implemented in engineering is proposed. Both the working principle and the calculation method of feedforward and feedback parameters are elaborated. The stability of the current loop is also analyzed through the derivation of its closed-loop transfer function. Finally, the controlling performance of the proposed method is validated by simulation result. The improved feedback flux-weakening control strategy proposed in this paper has significant advantage in efficiency, torque accuracy and engineering application.

Key words: Distributed electric drive system, feed-forward, flux-weakening, permanent magnet synchronous machine

中图分类号:

TM561

韩建斌, 张卓然, 黄健, 王晨, 杜亚辉. 分布式电驱动系统永磁同步电机改进型反馈式弱磁控制策略研究^*[J]. 电气工程学报, 2021, 16(4): 85-92.

HAN Jianbin, ZHANG Zhuoran, HUANG Jian, WANG Chen, DU Yahui. Research on Improved Feedback Field-weakening Control Strategy of Permanent Magnet Synchronous Motor for Distributed Drive System[J]. Journal of Electrical Engineering, 2021, 16(4): 85-92.

图/表 16

表1

图1

图2

图3

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表2

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图14

参考文献 13

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序号	参数	数值
1	永磁磁链/Wb	0.104
2	定子电阻/Ω	0.02
3	交/直轴电感/mH	0.961/0.943
4	电机极对数	5
5	额定转速/(r/min)	1 400
6	最高转速/(r/min)	4 500
7	额定功率/kW	15
8	峰值功率/kW	30

工况类型	参数
工况类型	L_d/mH	L_q/mH
额定工况	0.943	0.961
峰值工况	0.863	0.696

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分布式电驱动系统永磁同步电机改进型反馈式弱磁控制策略研究^*

Research on Improved Feedback Field-weakening Control Strategy of Permanent Magnet Synchronous Motor for Distributed Drive System

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