基于超級(jí)電容器的電動(dòng)汽車永磁同步電機(jī)制動(dòng)能量回饋控制研究

牛聯(lián)波，張清枝

（新鄉(xiāng)學(xué)院 機(jī)電工程學(xué)院，河南 新鄉(xiāng)453003）

永磁同步電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、重量輕，相比于傳統(tǒng)的直流電機(jī)，永磁同步電機(jī)沒有換向器和電刷，維護(hù)相對(duì)簡(jiǎn)單，且可實(shí)現(xiàn)高速、大轉(zhuǎn)矩輸出［1-2］。相比于傳統(tǒng)的感應(yīng)電機(jī)，永磁同步電機(jī)不需要無功勵(lì)磁電流，因而效率、功率因數(shù)高，力矩慣量比大，定子電流和定子電阻損耗小，且轉(zhuǎn)子參數(shù)可測(cè)，控制性能好［3-4］。研究表明永磁同步電機(jī)在中小功率范圍內(nèi)具有更高的轉(zhuǎn)矩密度和效率，同時(shí)還具有無轉(zhuǎn)子電流、矢量控制方法簡(jiǎn)單、轉(zhuǎn)子損耗較小、轉(zhuǎn)子的制造成本低等優(yōu)點(diǎn)。因此永磁同步電機(jī)被廣泛應(yīng)用到電動(dòng)汽車上作為驅(qū)動(dòng)電機(jī)。

電動(dòng)汽車在加速、負(fù)載突然增大或者爬坡時(shí)，放電電流過大，使得蓄電池壓降增大、蓄電池發(fā)熱嚴(yán)重，這種極端的放電環(huán)境會(huì)加速蓄電池的老化［5-6］。此時(shí)如果利用超級(jí)電容器協(xié)助供電，那么超級(jí)電容器工作在升壓模式下且協(xié)助蓄電池大電流供電，不僅可以滿足汽車的供能需求，還可以保護(hù)蓄電池。

電動(dòng)汽車在制動(dòng)過程中浪費(fèi)了大量能量，這些能量通過制動(dòng)器轉(zhuǎn)化為熱能消耗掉了。研究表明，大約有1/3的能量消耗在制動(dòng)過程中［7］。電動(dòng)汽車在下坡再生制動(dòng)時(shí)，超級(jí)電容器工作在降壓模式下，制動(dòng)能量可以回饋到超級(jí)電容器，這對(duì)提高電動(dòng)汽車工作效率，降低電動(dòng)汽車能耗，緩解能源和環(huán)境壓力具有重要意義。

1 永磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)建模

1.1 永磁同步電機(jī)建模

永磁同步電機(jī)考慮鐵心損耗時(shí)的d、q軸等效模型可參考文獻(xiàn)［8-9］，穩(wěn)態(tài)情況下永磁同步電機(jī)的電壓平衡方程組為