永磁同步电动机再生制动状态的分析与仿真.pdf
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本文 1997 年 4 月 1 日收到
设计分析
永磁同步电动机再生制动状态的分析与仿真
孙立志 陆永平 邓召春
(
哈尔滨工业大学 哈尔滨 150001
) (
哈尔滨市电业局
)
Analysis and Simulation of Regenerative braking of PM SynchronouseM otors
S un L izh i
L u Yongp ing D eng Z haochun
(
Harbin Institute of Techno logy
,
Harbin
150001
) (
Harbin Electric Pow er Industry Bureau
)
【摘 要】 电动汽车中驱动电动机系统的再生制动
是提高驱动系统效率与性能的关键。本文分析了由三相桥
式逆变器驱动的永磁同步电动机再生制动的方式及存在的
不同状态, 并给出了仿真结果。
【关键词】 永磁同步电动机 再生制动 仿真分析
【
Abstract
】
The realization of regenerative brak ing
of moto r drives of Electric V eh icle is vital to its perfo r2
m ance and efficiency
.
Th is paper aim s to obtain the mo st
p roper pattern of regenerative braking fo r PM syn2
chronouse mo tors
.
A nalytical and sim ulation results are al2
so given out
.
【
Keywords
】
PM synchronouse moto r
regenerative
braking
sim ulation analysis
1 引 言
由三相桥式逆变器驱动的永磁同步电动机, 在
有些应用中需要四象限运行, 尤其近年来随着电动
汽车的发展
[1 ]
, 驱动电动机系统的再生制动运行成
为提高驱动系统效率与性能的关键。传统的再生制
动运行由于受到功率整流桥的限制而难以实现
[2 ]
,
而由蓄电池及三相桥式逆变器驱动的永磁同步电
动机则可以利用三相桥式电路方便地完成能量反
馈。另外永磁同步电动机的再生制动与方波驱动的
无刷直流电动机的不同
[3 ]
, 可以有几种不同的运行
方式。本文主要针对由蓄电池供电、三相桥式逆变
器驱动的永磁同步电动机的再生制动进行分析与
仿真。
2 典型永磁同步电动机系统的构成
典型永磁同步电动机系统一般采用静止坐标
系下矢量变换技术构成。当运行于电动状态时, 三
相桥式电路一般由电流反馈型
SPWM
或电流滞环
型
PWM
信号驱动, 如图 1
a
所示。永磁同步电动机
三相电流及电磁转矩满足下式
(
以下各式中符号与
通常惯例相同
)
:
u
a
u
b
u
c
=
R
R
R
i
a
i
b
i
c
+
d
dt
L
aa
M
ab
M
ac
M
ba
L
bb
M
bc
M
ca
M
cb
L
cc
i
a
i
b
i
c
+
e
a
e
b
e
c
(
1
)
T
em
=
e
a
i
a
+ e
b
i
b
+ e
c
i
c
8
= J
d8
dt
+ T
0
(
2
)
对于表面磁钢结构的永磁同步电动机, 其自感
和互感可视为常数且各相均相等。而且永磁同步电
动机气隙磁场常常进行正弦化设计, 因而相应的三
相感应电动势呈对称的正弦变化。对于通常的星形
联接情况, 式
(
1
)
可以简化为:
u
a
u
b
u
c
=
R
R
R
i
a
i
b
i
c
+
d
dt
L - M
L - M
L - M
g
i
a
i
b
i
c
+ E
m
sin Ξt
sin
(
Ξt -
2
3
Π
)
sin
(
Ξt +
2
3
Π
)
(
3
)
3 再生制动运行的分析
永磁同步电动机的再生制动实际上是利用了
斩波升压原理。实现再生制动的方式有多种, 具体
实现均是根据反电势的大小与方向控制相应桥臂
功率器件的开关导通。首先考虑上下桥臂各管轮流
工作 60°电角度的方式, 即如图 1
b
所示方式。当一
相反电势达到 0. 866 倍幅值时, 该相的上或下桥臂
8
微特电机 1997 年第 6 期
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