轻型电动车上一种TFSRM 控制系统的设计

张学毅，谷聚辉，马晓光

(湖南工业大学，株洲412000)

0 引 言

随着电力电子技术和控制技术的迅速发展，横向磁场开关磁阻电动机(以下简称TFSRM)已成功应用于电动汽车驱动等领域，作为纯电动汽车关键部件——驱动电机及其控制系统，已成为相关企业研制的重点。TFSRM 及其调速控制装置是一种典型的机电一体化系统，合理设计TFSRM 及其控制系统，可使整个TFSRM 驱动系统具有体积小和性价比高等优点。本文设计了一种能应用在轻型电动车上的TFSRM 控制系统，并对其进行了系统仿真和样机实验。

1 TFSRM 控制系统基本组成

TFSRM 控制系统主要由TFSRM、位置检测器、功率变换器、控制器等部分组成，如图1 所示。

该系统由以下三个闭环组成:(1)电流闭环:电流检测器、PWM 调压器、驱动电路、功率变换器;(2)位置闭环:位置检测器、逻辑控制器、驱动电路、功率变换器及TFSRM;(3)速度闭环:除了由位置闭环组成外，还包括速度检测器、控制器、PWM 调压器。

图1 TFSRM 控制系统框图

三个闭环的作用分别是确保TFSRM 不失步运行，确保TFSRM 系统优良的调速性能和实现TFSRM 电流控制及过流保护。

2 TFSRM 控制系统设计

如果忽略TFSRM 定子线圈电感对TFSRM 输出转矩的影响，则TFSRM 输出转矩的大小与其定子线圈电流的大小成正比，只要合理确定TFSRM 定子线圈反电动势的相位、幅值和线圈电流就可以控制TFSRM 的转矩。应用在轻型电动车上的TFSRM 控制系统采用电流和转速双闭环控制，其转速外环由PID 调节器组成。

2.1 转速控制及调压调速电路的设计

设计一个PI 调节器，能使TFSRM 转速n 与其所需求的转速接近，本文采用如图2 所示的电路来实现PWM 调压调速及速度闭环控制。……