串联式混合动力车辆制动能量回馈控制策略研究

发布时间：2021-04-01 05:40

　　随着技术的发展,在运输领域制动能量回馈技术得到了越来越多的关注。车辆制动能量的回收不仅能够减少环境污染、节约能量,同时还能减少车辆的运营成本。作为采矿行业的运输工具,矿山运输车辆一般采用油电串联式混合动力作为驱动力,由于矿车自身的质量和载重量较大,在运行过程中存在着较大的惯性动能,下坡和减速停车时会消耗大量的能量。传统的矿车制动时,一般采用摩擦制动或电阻制动的方式,这两种方式都是将制动能量以热的形式耗散,造成了能量的极大浪费。为了提高能源的利用效率,针对串联式混合动力电动轮矿车的制动能量回收问题,本文首先分析了矿车再生制动时的能量流动情况,然后对矿车制动时的能量损失情况进行了分析,针对矿车制动时会产生较大的制动回馈能量,本文采用超级电容和电池组相结合对矿车制动产生的能量进行吸收。矿车的电机控制采用传统的矢量控制方式,并通过仿真模拟矿车启动、运行以及制动情况;通过对储能装置的结构进行分析对比,确定了采用电池组与超级电容组分别与电源变换装置连接再并联到直流母线上的结构。分析了矿车制动能量回馈的原理以及矿车基础动力学模型并对制动时的能量进行了计算,通过对超级电容和电池等效电路模型以及SOC估... 

【文章来源】：湖南大学湖南省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

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湘电集团SF系列矿车电动轮载重自卸卡车是应用于工矿行业的一种混合动力车辆，它摒弃了传统

硕士学位论文15ACRASRACRPark反变换SVPWMVSIPark变换Clark变换速度传感器+-+-+-M++++++图2.6异步电机矢量控制系统框图2.4.3异步电机的仿真分析如图2.7所示为异步搭建的异步电机矢量控制仿真图，系统主要包括了磁链调节器、转速调节器、转矩调节器、坐标变换模块、磁链观测模块、SVPWM模块。给定的磁链与反馈回的实际磁链做差，得到差值经过磁链调节器后D轴电流参考值；给定的转速与实际转速做差，得到额定差值经过转速调节器得到参考转矩，参考转矩与反馈回的实际转矩做差，得到的差值经过转矩调节器得到Q轴电流参考值，经过反Park变换后送入到SVPWM模块生成逆变电路的驱动脉冲，从而实现电机的矢量控制。图2.7异步电机矢量控制系统仿真图如图2.8所示为根据式（2.9）所搭建的异步电机磁链观测模块，得到电机

串联式混合动力车辆制动能量回馈控制策略研究16的电角度以及异步电机的磁链。图2.8磁链和电角度计算模块如图2.9所示为仿真模拟的牵引电机的运行情况。如图(a)以及图(b)所示初始启动阶段电机以最大1100NM左右的恒定转矩启动，矿车正常运行时的速度约为45km/h，通过换算给定的电机参考转速为1400r/min；当电机启动结束，电机开始进入匀速运行阶段，转速保持在1400r/min，此时电机输出的电磁转矩与负载转矩保持平衡，保持在300Nm；此后电机开始进入制动阶段，为了使得电机开始减速，电机开始输出负的转矩，以1100Nm左右的恒定转矩减速，直到电机完全停止。如图(c)所示为观测到的电机的磁链波形，给定的磁链参考值为0.99Wb，电机启动时，观测到的电机磁链在0.25s内上升到参考值附近，并一直保持到电机启动完成，电机启动完成时输出电磁转矩与负载转矩平衡，匀速运行阶段，观测到的磁链有所下降；当电机进入制动状态时，磁链继续下降，直到制动结束，磁链上升。如图(d)所示，为整个过程中电机电流的变化情况。电机启动时的最大峰值电流达到了800A左右，然后约0.25s内减小到峰值400A左右，并一直保持到电机启动完成；之后电机进入匀速运行阶段，此时的电机电流峰值保持在160A左右；直到电机进入制动减速阶段，定子电流反向，使得制动转矩反向，峰值电流保持在400A左右，直到电机逐渐减速频率逐渐降低，直到电机制动完成。n（r/min）t（s）400000.51.5122.533.580012001600图(a)异步电机转速波形


本文编号：3112776