電動摩托車用開關磁阻電機控制策略研究
曹志亮，冬 雷，朱學忠
(南京航空航天大學，江蘇 南京 210 016)
摘要：以lkw開關磁阻電機驅動的電動摩托車為控制對象。分析和對比開關磁阻電機的三種主要控制方法。結合電動車輛的實際工作狀況，提出了一種適用的復合控制方法，以提高開關磁阻電機的電動模式系統效率。其次，結合電動車輛的工況標準對開關磁阻電機的再生制動進行了分析，提出了以pwm控制為主的優化角度控制策略。
關鍵詞：開關磁阻電機；電動摩托車；控制模式
中圖分類號：tm352 文獻標識碼：a 文章編號：1001-6848(2000)06-0013-03
1 引 言
開關磁阻電機(簡稱srm)足20世紀70年代開始迅猛發展的一種較為新型的電機。開關磁阻電機以其調速性能好、結構簡單、效率高、成本低等特點正日益廣泛地應用于各種調速系統。車輛牽引也是其典型應用之一。本文以lkw、24v(電瓶)、8/6結構、四相8管主電路形式、80c19 6kb單片機為控制核心的開關磁阻電機為電動摩托車的驅動電機，研究車用開關磁阻電機的驅動控制策略，包括電動控制及再生制動控制。
2 開關磁阻電機電動模式控制策略
在電動摩托車應用中，充分發揮機電一體化的特點及單片機控制靈活的優勢，使電動摩托車駕駛起來比汽油發動機更加舒適、安全、平穩，而且更加智能化、個性化。傳統的汽油發動機的控制主要是油門控制。而油門的調節主要是調節發動機的輸出功率的大小，同時，通過輔助改變變速比來最終調節發動機的輸出轉矩。開關磁阻電機作為電動車輛的驅動系統核心，其性能具有比傳統汽油機更多的優越之處。其中最重要的是，由于開關磁阻電機的低速段為恒轉矩輸出，高速段為恒功率輸出，因此在相同額定功率下開關磁阻電機的機械特性曲線可以完全包含汽油機加變速機構的特性曲線（見圖1）。因此，電動車輛的驅動系統的設計可以省略傳統的離合器和變速器，這樣不僅大大降低了驅動系統的重量，而且大大提高了驅動系統的效率，這些對于電動車輛所攜帶有限的能量是極為重要的。
開關磁阻電機作為電動車輛的驅動系統與傳統的通用調速應用的要求有所區別。傳統的調速系統一般以轉速為目標，因此速度閉環控制是必須的。在電動車輛應用中，為了能夠適應不同的負載，以及不同的路況條件，因此電機的輸出功率或輸出轉矩成為控制的目標。同時，由于電動車輛的速度并不需要進行嚴格的控制，所以不需要進行復雜的閉環控制。開關磁阻電機的特點是控制參數多、控制靈活，驅動車輛的開關磁阻電機不應采用單一控制方式，而是采用多種方式的混合控制模式。
開關磁阻電動機的控制方法有如下幾種：
(1)電流斬波控制
電流斬波控制即保持電機的開通角θ1、關斷角θ2不變，通過主開關的導通與關斷，將相電流限制在給定的上、下限之間，并以此來控制電機的轉矩。典型的電流斬波方式的電流波形如圖2所示。
給定上、下限電流值時，由于電感在一個周期內是變化的，因此電流的斬波頻率也在變化。為此，也可采用給定斬波上限，并固定斬波關斷時間的方法。通過調節斬波限的大小，就可以調節電機的輸出轉矩，見圖3。
在相同條件下，由于斬波控制的相電流更接近于脈沖方波電流，因此電機輸出的轉矩脈動也較小(見圖4)。但是由于主電路長期工作在斬波狀態下，開關頻率較高，因此，開關損耗較大，需要采取措施加以改善。 |
