电动车开关磁阻电机驱动和保护控制策略研究

详细信息    查看全文 | 推荐本文 |

英文篇名：Research of the Driving Control and Protection Strategies for EV Switched Reluctance Motor 作者：邵雨楠 ; 蔡骏 ; 向程 ; 刘泽远 ; 李远禄 英文作者：SHAO Yunan;CAI Jun;XIANG Cheng;LIU Zeyuan;LI Yuanlu;School of Automation, Nanjing University of Information Science & Technology;School of Automation, Nanjing University of Posts and Telecommunications; 关键词：开关磁阻电机 ; 电动车 ; 起动控制 ; 故障检测和保护 英文关键词：switched reluctance motor;;electric vehicle;;start control;;fault detection and protection 中文刊名：ZXXD 英文刊名：Electric Machines & Control Application 机构：南京信息工程大学自动化学院;南京邮电大学自动化学院; 出版日期：2019-03-10 出版单位：电机与控制应用 年：2019 期：v.46;No.351 基金：国家自然科学基金项目(51607095);; 南京信息工程大学高层次人才科研起动基金项目(20152017) 语种：中文; 页：ZXXD201903013 页数：8 CN：03 ISSN：31-1959/TM 分类号：82-88+100

摘要

传统开关磁阻电机(SRM)起动时采用电流斩波控制(CCC),中高速阶段采用角度位置控制(APC)对转速进行调节。但在电动车领域的SRM驱动控制中,通常采用基于脉宽调制(PWM)控制的方式来实现电机的开环调速。在传统SRM控制方式的基础上,提出了一种动态斩波的起动方式以及一种PWM控制与APC控制相结合的中高速运行的综合控制策略,可确保电机在不同负载下平稳起动、瞬间提速和稳定运行。与此同时,对控制器保护环节中最为关键的过流保护和堵转保护进行了设计,提升了整个驱动系统的可靠性。为了验证所提驱动控制策略和保护方法的可行性,在以STM32F103处理器为控制核心的控制器和1台12/8结构电动车SRM上进行了系统的试验。试验结果表明在该控制算法下,电机能够快速起动和稳定运行,且能检测到故障并及时保护,证明了该算法的正确性。
        Traditionally, the current chopping control(CCC) was applied for starting control and the angle position control(APC) was applied in medium-high speed operation state for the switched reluctance motor(SRM). However, in electric vehicle(EV) application field, SRM was usually controlled with traditional pulse width modulation(PWM) control strategy. A dynamic CCC based starting scheme and a hybrid PWM and APC control strategy based medium-high speed operation control scheme were developed, which could ensure smooth starting operation, instantaneous speedup and stable operation under different load cases. Meanwhile, the most important controller protection parts such as the over-current protection and motor stalling protection were also optimized, and thus the system reliability would be highly improved. To verify the validity of the control strategies and the protection methods, experiments were implemented with a 12/8 structure SRM and the STM32 F103 microchip based power controller. The results showed that the motor could start up quickly and smoothly, and the current fault and stalling fault could be diagnosed immediately with the proposed methods.

引文

[1] 李海瑞.开关磁阻电机控制系统研发[D].杭州:浙江大学,2015.
    [2] 黄为龙.电动车开关磁阻电机控制器研究[D].徐州:中国矿业大学,2016.
    [3] 徐国胜.电动车用开关磁阻电机驱动系统研究[D].合肥:合肥工业大学,2012.
    [4] 李涛.电动车用开关磁阻电机控制系统的设计[D].镇江:江苏大学,2010.
    [5] 王建,程鹤,陈昊.基于数字信号控制器的电动车用开关磁阻电机控制系统设计[J].电机与控制应用,2011,38(12):38.
    [6] 黄清.电动车用开关磁阻电机控制系统的研究[D].赣州:江西理工大学,2015.
    [7] 高鹏.开关磁阻电机制动控制的研究与实现[D].西安:西安科技大学,2017.
    [8] 钟锐,徐宇拓,陆生礼.基于STM32的开关磁阻电机角度位置控制系统[J].计算机测量与控制,2012(11):2916.
    [9] 贾星辰.开关磁阻电机调速控制系统研究与实现[D].西安:西安科技大学,2017.
    [10] 张超.开关磁阻电机调速控制系统的研究与设计[D].济南:齐鲁工业大学,2015.
    [11] 朱叶盛.基于STM32的开关磁阻电机驱动系统研究与实现[D].南京:东南大学,2016.
    [12] 张明灏.开关磁阻电机控制器电流采样及保护设计[D].南京:东南大学,2015.
    [13] 朱曰莹,赵桂范,杨娜.电动汽车用开关磁阻电机驱动系统设计及优化[J].电工技术学报,2014,29(11):88.
    [14] 钟锐,徐宇柘,鲁雪.基于STM32的开关磁阻电机保护算法设计与验证[J].电气传动,2013,43(7):3.
    [15] 刘火良,杨森.STM32库函数开发实战指南:基于STM32F103[M].2版.北京:机械工业出版社,2017.