摘  要：以實(shí)踐為基礎(chǔ)，提出了一套適用于采用開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)(srd)的電動(dòng)摩托車電動(dòng)運(yùn)行的控制策略，同時(shí)對(duì)在電動(dòng)運(yùn)行中，控制系數(shù)對(duì)系統(tǒng)的影響進(jìn)行了仿真分析和優(yōu)化。實(shí)驗(yàn)表明，本控制策略適宜電動(dòng)摩托車，且達(dá)到了一個(gè)理想的效果。

  關(guān)鍵詞：開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)；電動(dòng)摩托車；控制

  中圖分類號(hào)：tm301,2    文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：a    文章編號(hào)：1001-6848(2000)04-0024-03

    所論述的電動(dòng)摩托車驅(qū)動(dòng)電機(jī)采用的是開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)(srd)，這種電機(jī)是70年代后期才逐步新興發(fā)展起來(lái)的一種新型電力驅(qū)動(dòng)裝置，它的主要優(yōu)點(diǎn)為[1]，電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、定子為集中繞組，轉(zhuǎn)子無(wú)繞組，因而適用于較高速t行駛；功率變換器不至于發(fā)生一般逆變器所謂的直通短路故障；可控參數(shù)多，開(kāi)通角θ1、關(guān)斷角相電壓、相電流都可影響轉(zhuǎn)矩，調(diào)速性能好，能很方便地實(shí)現(xiàn)再生制動(dòng)以及能量的回收，因而被專家列為電動(dòng)車領(lǐng)域的一匹“黑馬”。

    對(duì)于不對(duì)稱半橋主電路（如圖1所示），經(jīng)推導(dǎo)可得：

  

  

    當(dāng)相電壓恒定時(shí)，電機(jī)呈串勵(lì)的機(jī)械特性。當(dāng)t恒定時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)速與相電壓成正比。因此可以通過(guò)調(diào)節(jié)相電壓u，實(shí)現(xiàn)對(duì)srd的調(diào)速控制。但對(duì)應(yīng)某一寬廣的速域，如單純地采用pwm調(diào)壓調(diào)速控制，而使θ1、θ2固定則其局限性是顯然的。因?yàn)樵谀骋凰俣认逻\(yùn)行的sr電機(jī)，相同的轉(zhuǎn)矩，θ1、θ2和占空比可以有多種不同的組合，因而對(duì)應(yīng)有不同大小的電流有效值。如固定θ1、θ2而只調(diào)占空比的方法則無(wú)法做到在整個(gè)運(yùn)行速域內(nèi)損耗最小，效率****。因此為提高效率和獲得較大的出力，電機(jī)的開(kāi)通、關(guān)斷角也必須隨轉(zhuǎn)速的改變而變化。針對(duì)這一情況，本系統(tǒng)采用的pwm+優(yōu)化角度的復(fù)合控制策略，其具體過(guò)程為：將pwm斬波信號(hào)調(diào)制到主電踣的下開(kāi)關(guān)管的觸發(fā)脈沖這中，通過(guò)調(diào)節(jié)pwm的占空比，控制相繞組的電壓，實(shí)現(xiàn)調(diào)壓調(diào)速。對(duì)于控制參數(shù)，則通過(guò)數(shù)值仿真，以電機(jī)****出力為目標(biāo)，兼顧效率的要求，針對(duì)不同的轉(zhuǎn)速，進(jìn)行優(yōu)化，然后制成表格，存入單片機(jī)。單片機(jī)程序在執(zhí)行過(guò)程中，根據(jù)轉(zhuǎn)速區(qū)段分別查表調(diào)出經(jīng)過(guò)優(yōu)了的θ1、θ2值，這樣經(jīng)過(guò)優(yōu)化后的控制方案，提高了系統(tǒng)的效率，增加了電動(dòng)摩托車的續(xù)駛里程，從而達(dá)到了優(yōu)化控制的目的。電機(jī)摩托車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)總體構(gòu)成如圖2所示。

   

   3  srd電動(dòng)摩托車pwm控制電動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)主電路的數(shù)學(xué)模型

    為了簡(jiǎn)化，在建立本系統(tǒng)主電路的數(shù)學(xué)模型之前，先作如下假設(shè)：

    (1)不計(jì)電源電壓的波動(dòng)。

    (2)主開(kāi)關(guān)元件的開(kāi)通與關(guān)斷元過(guò)渡過(guò)程。

    (3)不考慮電機(jī)鐵心中的磁滯損耗和渦流損耗。

    (4)電機(jī)各相對(duì)稱，不計(jì)相間互感。

    由此即可列寫(xiě)出本系統(tǒng)主電路的數(shù)學(xué)模型。

    由于本系統(tǒng)主電路采用的形式為4相不對(duì)稱半橋結(jié)構(gòu)形式，其4相間相互獨(dú)立，故只須對(duì)一相進(jìn)行分析即可。

    對(duì)于本系統(tǒng)采用的pwm調(diào)壓調(diào)速斬單管控制，其具有三種工作狀態(tài)。

    狀態(tài)1：如圖3所示，主開(kāi)關(guān)管vl、v2導(dǎo)通，蓄電池經(jīng)主開(kāi)關(guān)管v1和v2向相繞組提供電流，此時(shí)相繞組續(xù)流二極管關(guān)斷，并承受蓄電池的反壓。其相電流按圖3歷示路徑流動(dòng)。