電機職稱論文發表模糊控制在純電動汽車直流無刷電機上的應用

　　為了改善純電動汽車在直流無刷電機控制下的擾動性能，文中在傳統PI的基礎上將模糊算法加入電機的數學模型中，通過MATLAB/SIMULINK將模糊控制器和傳統的PI控制器進行仿真對比。實驗結果表明：當受到擾動時模糊控制器能夠迅速恢復穩定。

　　《江蘇電機工程》(雙月刊)創刊于1982年，是江蘇省電力公司和江蘇省電機工程學會主管、江蘇省電力科學研究院和江蘇省電機工程學會編輯工作委員會主辦的全國性科學技術刊物，本刊為國際大16開本，彩色封面插頁。

　　電動汽車的性能優越的參考指標之一為驅動性能，而驅動性能的優越取決于電機。由于直流無刷電機具有質量輕、結構簡單、效率高、高可靠性等優點[1]，現已被作為純電動汽車電機的首選。與其他電機相比，直流無刷電機調速系統是一個多變量、強耦合的復雜系統，所以使用傳統的PI難以滿足一些高性能、高精度的場合[2-3]。文獻[4]將模糊控制加入傳統PI當中，該控制器能夠提高系統的控制精度，從而能較好地滿足實際生產需求。本文通過MATLAB/SIMULINK將模糊控制器加入PI控制器當中，較好地解決了直流無刷電機強耦合問題，從而達到純電動汽車在行駛時突然改變負載能夠迅速恢復穩定的要求。

　　1 BLDCM的工作原理

　　直流無刷電機的繞組方式有Y型連接和三角形連接兩種。本文采用Y型連接方式，同時三相繞組主回路采用三相全橋電路。主要是三相半橋的單個開關管只能控制一相的通斷，因此各相電樞繞組的通電時間只為一個周期的三分之一，從而導致部分元器件沒有發揮作用。本文采用三相全橋二二導通的BLDCM，電路如圖1[5]。

　　兩兩導通工作即任意時刻只有2個功率管處于導通狀態，其共有6種工作狀態。每個周期內，電機每隔600電角度換向一次，每相繞組正反導通各1200電角度[6] 。開關元器件的導通順序為V1V4，V1V6，V3V6，V3V2，V5V2，V5V4。由于電機為三相完全對稱，故每相產生的轉矩大小相等，且其合成轉矩為單相轉矩的[3]倍。

　　2 BLDCM的數學模型

　　在模糊PI控制模塊的基礎上通過把計算誤差變化率與誤差同時添加到控制器中構成參數自整定模糊PI控制模塊，通過控制器對參數進行調節，從記憶模塊中獲得的上一時刻調整量與傳統的PI參數初值相加，從而得到參數實時在線修正的目的。改進后的控制器模塊如圖3所示：

　　4 仿真實驗結果及分析

　　仿真使用的無刷直流電機參數如下：額定電壓UN=12V;額定轉速nN=3000r/min;額定轉矩TN=0.03N·m;轉動慣量J=0.9×10-5kg·m2;定子相繞組自感L=0.21×10-3H;相繞組電阻R=0.6Ω，極對數p=8。給定初始轉速1000rpm，起始時為空載，在t=0.1s時將負載轉矩增加到0.03 N·m，在0.2s時將轉速上升至2000rpm。對兩種控制器進行電機電磁轉矩仿真實驗，其仿真結果圖4所示的電機電磁轉矩曲線。

　　電機空載工作時，改善后的控制器作用下的電機控制系統在電機啟動時轉矩波動較小，而在轉速上升時能快速恢復到原來的轉矩。

　　5 結束語

　　為了提高BLDCM控制系統的精準度，文中設計出參數自整定模糊PI 控制器。在仿真軟件Matlab的環境下，將傳統的PI 控制器和改進后的控制器添加到到速度控制環中，進行實驗。實驗結果表明：改進后控制器可提高電機的轉矩利用率。

　　參考文獻：

　　[1] W.W.Li，D.G.Xu，W.Zhang. Research on Wind Turbine Emulation Based on DC Motor[C].2nd IEEE Conference on Industrial and Applications，2007：2589-2593.

　　[2] C.Han，S.Wen，M.Deng.Robust Control System Design of a Direct Current Governor System with Input Constraints[C].In Proc.of the Second International Workshop on Computer Science and Engineering，2009：413-417.

　　[3] 熊志學，邱建琪，林瑞光.無刷直流電機新型弱磁控制的仿真研究[J].微電機，2006，39(3)：3-6.

　　[4] 鄒曉康，張浩然.基于STM32的有感直流無刷電機控制器[J].微型機與應用，2016，35(14)：36-38.

　　[5] 陳炳成.基于FPGA的直流無刷電機控制器的設計與實現[J].電子世界，2015(24)：156-157.

　　6] 束文強，譚光興，劉夢，俞昊.模糊控制在純電動汽車永磁同步電機上的應用[J].廣西科技大學學報，2015，26(03)：1-7.

　　[7] 林聰，譚光興，陳贊，閆夏.基于PIC18F452的純電動車用直流無刷電機控制器設計[J].伺服控制，2014(10)：43-48.