《电工技术学报》电动汽车驱动电机系统领域最新优文推荐｜2024年6月9日《电工技术学报》是中国电工技术学会主办的电气工程领域综合性学术期刊，报道基础理论研究、工程应用等方面具有国际和国内领先水平的学术及科研成果。中国工程院院士马伟明任《学报》编委会主任，兼《学报》主编。

　　摘要：传统电动汽车驱动和充电系统相互独立工作,存在充电容量小、质量体积大、成本高等问题。而驱动充电一体化系统通过将电机绕组和逆变器进行合理重构,复用于充电系统,可以实现系统轻量化和高度集成化,进一步提高系统功率密度。该文首先对当前国内外提出的驱动充电一体化拓扑结构进行归纳总结分类,论述各类型一体化拓扑结构的工作原理、优点以及存在的主要问题;然后,针对目前驱动充电一体化系统存在的关键技术问题对电动汽车不同运行模式下的控制策略进行综述;最后,对电动汽车驱动充电一体化系统的发展趋势进行展望。

　　引用本文：王晓姬, 王道涵, 王柄东, 王秀和.电动汽车驱动/充电一体化系统及其控制策略综述[J].电工技术学报, 2023, 38(22): 5940-5958. 王晓吉, 王道涵, 王炳东, 王秀和.电动汽车驱动充电集成系统及控制策略综述.电工技术学报, 2023, 38(22): 5940-5958.

　　摘要：电动汽车用永磁电机普遍使用的高性能钕铁硼永磁材料在高温、强磁场等条件作用下易发生的不可逆失磁故障已成为该类电机高可靠性设计的主要瓶颈。针对电动汽车用永磁电机的失磁问题,该文利用永磁体虚拟分块方法,建立基于永磁体磁特性参数、工作温度、空间位置等变量的永磁体失磁分析模型;利用电磁场和温度场双向耦合的三维多物理场计算方法,研究了永磁电机失磁的空间分布特性及其影响因素。结果表明,永磁电机失磁空间分布存在明显的不均匀性。永磁体失磁分布规律受其工作温度、退磁电流幅值与角度等因素影响。最后,通过一台115 kW的永磁驱动电机样机在永磁体工作温度、转子表磁磁场分布、电机性能方面的测试,验证了该文所提分析方法和结论的准确性。

　　摘要：特高频（UHF）检测法是变频电机绝缘诊断局部放电（PD）的重要方法，采集得到的PD信号电磁频谱与放电类型、传感器天线及信号接收装置密切相关，然而，传统方法难以判定PD信号是绕组绝缘放电特征，还是绝缘绕组作为发射天线的辐射特性。该文将聚酰亚胺单点交叉试样作为偶极子天线,利用高频电磁仿真软件计算天线谐振频率,分析不同长度、不同交叉角度下试样天线的辐射特性;然后利用宽频天线 GHz的阿基米德螺旋天线）搭建PD检测实验平台，研究试样天线长度、实验环境和方波脉冲电压参数对PD信号频域特性的影响。在此基础上,仿真分析扁线电机定子匝间绝缘局部放电的电磁辐射特性,依据IEC 60034-18-41标准对匝间绝缘和主绝缘施加相应的方波脉冲电压,利用宽频天线进行PD检测。结果表明，单点交叉试样天线、仿线基本一致,且均随试样天线 cm的单点交叉试样天线 GHz，此试样下实验得到的PD频域信息缺失，时域幅值大幅下降。可以得出,电机匝间绝缘的放电特性与其作为发射天线的辐射特性相关。

　　引用本文：马世金, 王鹏, 朱英伟, 黄文冬.变频电机匝间绝缘故障放电信号电磁辐射特性研究[J].电工技术学报, 2023, 38(22): 5975-5986. 马世瑾, 王鹏, 朱英伟, 黄文东.变频供电电机匝匝绝缘中局部放电的电磁辐射特性.电工技术学报, 2023, 38(22):5975-5986.

　　摘要：针对传统PI控制的低通滤波特性对电机模拟器动态控制效果的限制以及传统开环控制策略易受参数扰动影响的问题,该文提出一种基于滑模扰动观测器的开环电流控制策略。首先,根据目标电机数学模型以及接口电路模型推导出不带微分计算的开环控制电压方程;其次,为了解决传统开环控制易受参数扰动影响的问题,设计滑模扰动观测器进行扰动观测;最后,通过实验对比了该文所提控制策略与PI控制和传统开环控制的控制效果。实验结果表明,在存在参数扰动时,该文所提的控制策略无论在瞬态或稳态工况,均比基于传统PI控制和开环控制策略的电机模拟器系统具有更高的模拟精度与准确性。

　　摘要：新能源车用的电机控制器通常通过大功率模块来完成,但大功率模块一般成本比较高,体积比较大,资源也有限。该文基于SiC MOSFET分立器件并联设计了一种高功率密度电机控制器，为了从电气和散热角度最大程度地提升材料和空间利用率，实现高功率密度以及分立器件的良好动静态均流，设计了一种新型的电子系统结构，并提出了一种能动态平衡并联MOSFET电流的高抗扰驱动电路以及可实现低寄生电感、大电流以及高散热的适合分立器件并联应用的新型印制电路板（PCB）叠层母排设计方法。提出的电路及方法既有利于实现并联器件的动静态均流,又可以减小寄生电感造成的影响,还可以有效抑制负向串扰电压。对基于上述研究成果开发出的碳化硅电机控制器,经过双脉冲及功率实验,结果表明,设计的分立器件并联控制器并联均流效果好、散热好、功率密度高,在风冷的条件下,实现了效率最高为99.5%,功率密度为60kW/L,可应用到新能源整车系统中。

　　摘要：在实际运行过程中,永磁同步电机的电气参数将受到温度、磁饱和等诸多物理因素的影响而发生偏移,进而影响到效率最优控制、电流解耦控制等优化算法的运行效果。因此,为实现高性能电机控制,永磁同步电机的多电气参数在线辨识显得尤为重要。然而,现有参数辨识方法并未考虑铁磁损耗的影响,更未关注铁磁损耗随电流的偏移情况,所以在辨识精度上仍存在提升空间。对此,该文综合考虑铁磁损耗、铜损,将其集总为电磁损耗,并基于串联电磁损耗电阻模型,提出一种考虑等效电磁损耗电阻偏移的永磁同步电机直流信号注入在线参数辨识方法。该方法首先提出等效电磁损耗电阻随电流偏移的电机模型;其次由此设计同时考虑磁饱和、等效电磁损耗电阻偏移的直流信号注入在线参数辨识方法;由于待求解方程组较多,采用最小方均算法进行参数求解;最后通过实验测试所提方法的准确性,测试结果表明,与正弦信号注入法、传统直流信号注入法相比,所提方法的参数精度有所提升。

　　引用本文：马铱林, 袁浩, 尹威, 杨欢.考虑等效电磁损耗电阻偏移的永磁同步电机直流信号注入在线参数辨识方法[J].电工技术学报, 2023, 38(22): 6015-6026. 马一霖1,2, 袁浩1,2, 尹伟1,2, 杨欢1,2.考虑等效电磁损耗电阻变化的永磁同步电机基于直流信号注入的在线参数辨识.电工技术学报, 2023, 38(22):6015-6026.

　　摘要：时间序列数据驱动模型通过采样输入输出数据将被控对象在线拟合为离散传递函数,但在连续控制集（CCS）预测控制中直接应用存在困难。为了解决这个问题,该文结合最小二乘法,提出一种基于时间序列的永磁同步电机（PMSM）连续控制集无模型预测电流控制方法。该方法通过拉格朗日法合理设计回归矢量,在线估算模型待定系数,并建立数据驱动模型预测所需变量。不仅从根本上消除了模型预测控制（MPC）中先验模型对被控对象时变物理参数的依赖,而且所得模型符合电机运动特性,有更高的模型精度和良好控制性能。仿真和实验结果验证了提出方法的有效性,以及在动态性能、电流质量和系统噪声方面的优势。

　　引用本文：魏尧, 柯栋梁, 黄东晓, 汪凤翔, 康劲松.基于时间序列的永磁同步电机连续控制集无模型预测电流控制[J].电工技术学报, 2023, 38(22): 6027-6038. 姚玮1, 柯栋梁1, 黄冬晓1, 王凤祥1, 康劲松2.一种基于时间序列的永磁同步电机驱动器连续控制集型无模型预测电流控制。电工技术学报, 2023, 38(22):6027-6038.

　　摘要：该文提出一种应用于永磁同步电机的级联式高性能显式模型预测控制算法,基于多参数规划思想建立系统参数化模型,离线求解有约束条件下的最优解并以状态量的分段仿射函数形式保存,解决了连续控制集模型预测控制算法在线求解的算力需求问题;全面介绍了显式模型预测控制的应用思想及设计流程,分析了在永磁同步电机控制中模型失配、死区效应、数字延时等非理想因素带来的影响并给出了应对措施;与传统PI控制算法进行对比,通过仿真与实验验证了显式模型预测控制算法的有效性及优越性。

　　摘要：LC滤波型永磁同步电机（LC-PMSM）驱动系统因具有固有谐振峰而易引起电流环谐振失稳问题，且LC滤波器增大了系统阶数，导致常规线性控制方法结构和参数整定复杂。为解决上述问题,该文提出一种基于虚拟电阻有源阻尼的无差拍预测电流控制策略。考虑到逆变器侧电感电流可由控制器直接控制,首先,设计了一种结构简单的电感电流无差拍预测控制器,其能够实现对定子电流的间接矢量控制;其次,为了抑制系统固有谐振,进一步提出了一种基于滤波电容并联虚拟电阻的有源阻尼控制策略;最后,给出了系统的闭环稳定性分析及参数设计准则,并通过实验验证了所提控制方法的有效性。

　　引用本文：郑长明, 董萱萱, 肖子语, 阳佳峰, 公铮.基于虚拟电阻有源阻尼的LC滤波型永磁同步电机系统预测电流控制[J].电工技术学报, 2023, 38(22): 6059-6069. 郑长明, 董玄轩, 肖子玉, 杨家峰, 龚铮.基于虚电阻的有源阻尼的LC滤波永磁同步电机系统预测电流控制.电工技术学报, 2023, 38(22):6059-6069.

　　摘要：常规的永磁同步电机全速域无位置传感器控制通过复合两种位置观测器实现全速域的转子位置估计,然而,在电机频繁宽频域调速工况下,两种位置观测器频繁地切换,易导致估计的位置和转速振荡,并且两种位置估计方法需要单独的设计和调谐,增加了系统整定难度和算法复杂度。为此,该文提出了一种基于共振扩张状态观测器的内置式永磁同步电机统一全速域无位置传感器控制方法。首先,通过共振扩张状态观测器估计基频反电动势和高频反电动势。然后,建立了统一全速域模型,通过统一全速域模型实现全速域的转子位置和转速估计。在零速和低速时,通过向d轴注入高频电压,增加统一全速域模型中转子位置信息的信噪比,从而可以准确估计零速和低速区的转子位置,消除了传统高频注入法中由滤波器和延迟引起的估计误差。当电机在中高速区运行时,统一全速域模型自动蜕变为基频模型法,不需要两种位置观测器切换控制。最后,在2.0kW内置式永磁同步电机实验平台上验证了算法的有效性。

　　引用本文：张彦平, 尹忠刚, 苏明, 刘静.基于共振扩张状态观测器的内置式永磁同步电机统一全速域无位置传感器控制[J].电工技术学报, 2023, 38(22): 6070-6081. 张艳萍1,2, 尹忠刚1, 苏明1, 刘静1.基于谐振扩展状态观测器的内部永磁同步电机统一全速无传感器控制。电工技术学报, 2023, 38(22):6070-6081.

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