全球汽车业共识电动车是产业的未来方向

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2021-11-1503:55:00阅览次数:1313[查看网友评论]以“可持续动力革命”为主题的第二十五届世界纯电动车、混合动力车和燃料电池车大会暨展览会（EVS25）于11月5日-9日在深圳举行，350多家企业参展，全球10多个国家的汽车产业精英在多场高峰论坛上，探讨了各国政府对新能源汽车发展的政策及国际合作，各企业的技术创新与市场营销，充电基础设施与智能电网建设等议题。

各国政府出台支持政策

根据中国已制定的《节能与新能源汽车发展规划(2021年至2年)》，重点支持纯电动汽车，混合动力汽车将对节能减排起重要作用；中央财政将拨款1000亿元支持。另外，《电动汽车科技发展“十二五”专项规划》也已制订，2021年，动力电池产能约达100亿Wh。

世界电动车协会及亚太电动车协会主席、中国工程院院士陈清泉认为，中国应走纯电动车的跨越式路线，公共交通和小型乘用车市场并行推广。电动车产业链应注重电池、电机、电控技术；充电设施、智能电网及商业模式。企业、研究机构和高校要跨领域开发核心技术。

然而，业内人士对于发展路线也有不同的声音。中国汽车工程学会常务副理事长付于武表示，中国新能源汽车应该走以纯电动车为主，混合动力车和燃料电池车并存的多元化路线。政府要重点支持核心技术的研发。

几位要求不透露姓名的中外企业高层在论坛期间也表示，中国政府应进一步明确产业发展重点，这对资金和资源的高效利用很重要。

中国科技部部长万钢指出，以纯电动、混合动力、燃料电池为代表的电动车，是中国汽车和能源产业转型的重要方向，并开始从研发与示范阶段，进入商业化前期。

汽车安全与节能国家重点实验室主任、清华大学教授欧阳明高进一步明确了中国新能源汽车的发展目标：包括纯电动、混合动力、燃料电池车在内，2021年达到1万辆，2021年100万辆，2年1000万辆。政府针对这三种不同的汽车已经在推行很多不同的重点项目。例如，中国2021年建立了第一套汽车交换系统，通过这个系统，不同的车型都可以使用一个交换站更换电池。

中国现在已有45项电动车标准，基于这些标准，共有100多种电动车模型获得了国家相关部门颁发的许可证。有很多新型号等待2021年的正式商用。之后的五年里，将陆续起草100多项技术标准。

欧阳展望2021年动力电池的发展目标时指出，成本将降到2000元/kWh，能量密度提高到120Wh/kg，循环寿命提高到2000次。另外，在5个试点城市进行电网改造，5年内建成2000个充电站、40万个充电桩。

对于国际新能源车市场，万钢表示，由于1辆传统公交车的排放相当于40辆私家车的排放，1辆出租车的排放相当于6辆私家车的排放，因此，为了节能减排，中、美、日、欧等国家和地区均在重点示范推广纯电动车和混合动力车。美国联邦政府出资25亿美元用于私人购车的减税；日本政府为购买者提供补贴和税收优惠，同时还为充电设施建设提供资金支持；德国政府安排了1.7亿欧元支持17个区域的示范运行，并免除电动车五年的税费。目前美国汽车市场上，混合动力车已占3%的份额，日本则超过10%。国际能源署的报告预测，到2年，全球纯电动车和混合动力车的保有量将达到2000万辆。

期待国际合作

中国在坚持自主研发的同时，已经与十几个国家达成了合作协议或意向。2021年签署的中美清洁能源中心第一批项目即将启动。2021年8月，中德签署的电动车合作研发和示范运行协议也进入了实施阶段。

2021年7月，在美国G20清洁能源部长会议上，万钢等人提出的电动车示范城市的倡议，得到了德国、日本、法国、英国、西班牙、南非和瑞典等国家以及国际能源署的响应。10月，中美等国代表在巴黎对落实这个倡议进行了深入讨论，EVS25期间，各国代表将进一步细化并确定具体行动方案。

万钢代表中国政府宣布，欢迎各国电动车来中国示范运行，合资企业将享受与中国企业一视同仁的政策，包括节能汽车的补贴。

据上海市科委副主任陆晓春介绍，根据2021年7月在美国华盛顿提出的电动汽车倡议EVI，上海嘉定国际汽车城地区将成为中国电动汽车国际示范区。计划2021年示范2万辆纯电动车，其中私人乘用车1.1万辆。另外还有一些插入式混合动力汽车，纯电动汽车和燃料电池汽车。

示范区将建15座重换电站，2座加氢站，及13000个充电桩。并提供电动车示范所需的维护、保养等功能。建立电动车试驾中心，帮助潜在购买者更多地了解相关情况。

示范区还鼓励中外电动车厂商参与，进行技术交流，据此完善各国电动车的政策，分享营销和推广模式，探索制定电动车整车评估、基础设施和通信协议的全球标准。

出席EVS25高峰论坛的荷兰王子MauritsVanOranje表示，2021年底，荷兰将建设1万多个充电站（桩），首都阿姆斯特丹将是重点示范城市，市中心可免费充电、停车。政府对于电动车生产企业和购买者会提供补贴和税收优惠政策。Maurits将荷兰比喻为全球电动车相关企业进入欧洲的桥梁，“如果想用电动车征服欧洲，荷兰将敞开胸怀欢迎。中国厂商应抓住时机与荷兰一起打开通往欧洲的大门。”中国电动车产业扬帆起航

目前，大型公交车是城市空气污染的重要来源，每年产生数亿吨的污染物，同时，耗油量也很大。因此，有必要用电动公交车进行节能减排。

继电动大客车首秀08年北京奥运会之后，又有1147辆新能源车服务2021年的上海世博会。载客1.2亿人次，行驶660万公里，是普通公交车的10倍，且新能源汽车的完好率超过98%。

本次EVS25大会上，中外车商推出了众多新能源车。比亚迪的纯电动客车K9，采用磷酸铁锂电池，续驶里程达到300公里，百公里带空调耗电量为120kWh，中速充电，6个小时充满；快速充电，3个小时充满；快充30分钟达到50%的容量。另外车上有一个太阳能电池板，可在行驶过程中给电池充电。

图1比亚迪纯电动客车K9的性能优势

纯电动出租车e6采用绿色环保的ET-POWER铁锂电池，其内含的化学物质可在自然界以无害方式分解吸收，解决了二次回收问题。续驶里程同样为300公里，百公里带空调耗电量为21.5kWh。使用3C快速充电，15分钟达到80%的容量，中充1.5小时充满，慢充4小时充满。

比亚迪总裁王传福表示，中国目前在公路上行驶的公交车约50万辆，出租车约120万辆。两者耗油量约为2800万吨石油，占全国汽车成品油耗的20%以上。另外，1辆公交车相当于40辆私家车的耗油辆和排污量，1辆出租车相当于10辆私家车的耗油量和排污量。若用纯电动车替代燃油车，节能减排效果应很显著。

例如，从比亚迪公开的用纯电动车替代香港、深圳传统公交车和出租车之后的二氧化碳减排效果估算数据来看。在香港，公交车可减排二氧化碳310万吨，出租车可减排63万吨，二者合计可减排373万吨，降低整个城市排放的62%。在深圳，公交车可减排200万吨，出租车可减排39万吨，合计可减排240万吨，降低整个城市排放的32%

成本方面，纯电动客车K9每年耗电约6.4万元（按0.6元/kWh，250公里/天计算），而普通燃油大巴一年耗油22.1万元（按6.2元/升，40升/天计算）。每年节油15.7万元。8年的寿命周期可省125.6万元。纯电动出租车e6每年耗电约2100元，燃油车出租车一年耗油9.2万元。5年的寿命周期可省35万元。

据了解，比亚迪现在已建了5座充电站，包括交直流充电。另外还在开发大容量蓄电池，将价格低廉的夜间电力储存在蓄电池中，供白天使用。

此外，比亚迪正在开发太阳能电池，今后打算“每年使太阳能电池的制造成本降低10％”，王传福表示。

在深圳，除了比亚迪外，五洲龙也已开始新能源车的商业推广。董事长张景新表示，五洲龙的混合动力公交车，已出口美国、菲律宾和澳门。目前正在策划与英国亚历山大丹尼斯的技术合作。五洲龙在深圳将建立33个充电站，有上千个充电队服务于新能源汽车。

广汽集团的混合动力和纯电动客车正在为2021年广州亚运会提供服务。其中，混合动力车可以达到30%以上的减排效果，纯电动客车续航里程超过了170公里。

广汽集团汽车工程研究院院长黄向东透露了2021年的开发目标，将实现具有自动起停功能的微混系统量产，并且尽快过渡为自主品牌乘用车的标准配置。2021年底，将完成B级中重度混动、插电式两种车型的研发，开始量产。然后把上述混合动力插电式技术推广到“十二五”期间推出的A、B、C级车型上，包括其他各级车型都要实现电动化。另外，A级和B级平台将实现所有兼容性纯电动，传统车型平台上实现纯电动。同时，还要开发和量产A00和A0级小型纯电动车。

同济大学汽车学院院长余卓平教授在谈到中国市场小型电动车商业化问题时表示，目前，15kWh～20kWh的小型电动车成本约为4～5万元，加上电费，以10万公里计算，可与燃油车的费用大体平衡。应该不会出现消费者提前为高价电动车买单的情况。这部分市场现在已经可以起步了，但今后5年的发展很关键。

中国车企要向外国同行学习

科技部部长万钢指出，目前中国电动汽车产业的发展成果部分得益于国际交流与合作。其实，汽车技术有较大的传承性，中国企业在这方面的技术积累还不够，虽然电动车的发展可以弥补部分劣势，但是很多国外企业进入电动车市场较早，因此有很多技术经验与理念值得中国同行学习和借鉴。

“日产专注于纯电动车的一个理由是，它可以采用可再生能源并实现零排放。”日产汽车能源与环境技术部工程总监上田昌则在EVS25高峰论坛上表示。

联合国气侯委员会IPCC的研究报告显示，为了把气温上升控制在2℃以内，必须把大气中的二氧化碳浓度控制在450ppm以下。这意味着，2050年，汽车的二氧化碳排放量要比2000年减少90%。若只用内燃机，最多能减30%。若采用混合动力车，能减50%左右。因此，需要零排放的燃料电池车和纯电动车。

对于不稳定的太能能与风能等可再生能源，需要大型储能设备存储。日产的电动车智能电网构想侧重于智能家庭。例如，把夜间低谷的电能和太阳能发电的电能储存到电动车上，用于家庭用电需求，做到自给自足的循环。这种做法既环保又经济。图2纯电动车与可再生能源交换电能

大型太阳能设备发出的电能可以传输到停车场的电动车上，电动车把电能传送给有需求的家庭或办公楼等。这需要采用通信技术控制电动车的自身管理。目前，日产的IPS通信网络技术正在实验室进行开发。

另外，动力电池的循环利用，可以在环保的同时，降低电池成本。这方面，日产与日本的一家电池回收技术公司有合作。对于交通结构及减排问题，在二氧化碳排放总量中，城市的排放量占到了总体的70%以上。因此，在城市中心普及纯电动车，可有效减少城市二氧化碳排放总量，还可解决交通拥堵问题。

据了解，日产Leaf纯电动车将于2021年进入中国，在武汉试运行。另外，燃料电池版奇骏SUV将根据情况适时进入商用。

由于认为目前电池技术不够成熟，无法支持长距离驾驶，丰田与日产实行了不同的新能源汽车路线。第一代普锐斯的主任设计工程师、现任丰田汽车副总裁的内山田竹志表示，混合动力技术是丰田的核心技术。2021年4月，广汽丰田已开始在中国生产混合动力版凯美瑞。另外，对于短距离行驶，丰田也推出了纯电动车。

内山田表示，可以说插电式混合动力车是混合动力车和纯电动车融合的产物。其最大优势是行驶、节能和经济性。在汽车充满电以后，插电式混合动力车可以依靠电池驱动行驶20公里。其最大的时速可以达到100公里/小时。电能用完后，发动机被启动，该车就变成了一台传统的混合动力车。驾驶者远程出行时也不用担心电池的剩余电量，或者是否有充电设施。

氢能也是替代燃料的一个重要侯选者，丰田正在开发混合动力燃料电池车，逐步解决续航里程以及寒冷条件等技术挑战。计划在2021年实现商业化推广。

另外，德国大众汽车中国总裁兼CEOKarlThomasNeumann博士表示，高尔夫电动车将于2021年推向市场。

在电力驱动方面，中德合资的联合汽车电子公司电力驱动业务部总经理IngoRamesohl阐述了电动车刹车系统技术。电动车与传统的内燃机的刹车系统不一样，电动车或插电式混动车的电动机没有真空机，需要给刹车系统提供一个真空环境，用电能来制造这种效果。而且，这些电机的输出值并不是一个连续值，刹车扭矩是可变的。联合汽车电子的RBS技术可以实现一个替代性的刹车系统，重新计算刹车要求和电力储备，以及这些发动机的刹车扭矩要求，可以节省25%的能源。另外，CRBS技术主要用在电动车上，节能可达50%以上。准备2021年由中国的几个代工厂实现量产。低压大电流状态下微型电动汽车用开关磁阻电动机的设计与控制的可靠运行,一般在低速时采用电流斩波控制的运行方式,在高速时采用角度位置控制的运行方式,下面主要介绍这两种运行方式下的特点。1.电流斩波控制方式电机低速运行时,为防止因电流过大而损坏功率开关元件和电机,必须采用限流措施,如图2.3、2.4所示。由图2.3知,眈。和眈分别是触发角和关断角,其值可以固定也可以改变;L眈与k。分别是电流斩波控制的电流上下限的值,控制器在电流达到上限值时,关断主开关器件,并在电流减小到下限值时重新开通主开关器件,通过改变电流上下限值来调节SRM输出转矩,同时实现速度的闭环控制。由图2.4知,此图表示的是触发角为零度、关断角为30度时,不同的电流值下,电机的输出的机械特性,由此可以看出当电机角速度固定不变时,电流值越大,其输出转矩也相应的越大;当电流值一定时,不同的角速度对输出转矩的变化影响不大。图2.3运行时磁链和电流波形/_、莛乏、-一、h204万12万20万Dl(radJ一1图2.4CCC控制下r=/(Q特性Fig.2.3FluxandcurrentwaveformsduringthenmningFig.2.4T=厂(QCharacteristicsundertheCCCcontrol2.角度位置控制方式为了提高输出转矩,使转矩不随转速Q以平方关系下降,在外施电压不变的情况下,只有通过调整触发角与关断角来改变转矩的运行方式,即为角度位置控制方式。如图2.5所示,此图为8/6极7.5KW的SRM的转矩与触发角、关断角的14低压大电流状态下微型电动汽车用开关磁阻电动机的设计与控制这种滑动的转子结构来减少转矩脉动。弗罗里达州立大学的FletcherFlemingt521,提出粒子群优化方法控制转矩脉动,鉴于耦合因素的考虑,通过优化相电流减小铜耗达到给定转矩,来实现减小转矩脉动的目标。此J'l-Dn拿大的DongyunLu提出神经网络的方法来实现转矩脉动的减小【531,即采用前馈反向传播神经网络的直接逆控制,以减少在低速时的转矩脉动,其控制方式较为简单,易于实现,动作速度快。上述减小转矩脉动的方法或策略,可以概括为两个方面,一是通过改变电机结构来实现,另一个是采用不同的控制策略,改变某一或多个参数变量,进而达到减小转矩脉动的目的。3.3SRM开关角的优化和性能分析ANSOFT是基于电磁场方面的仿真分析,能对开关磁阻电动机的性能进行初步分析,虽然含有外电路模块,但就控制策略方面具有很大的局限性。若开关磁阻电动机采用非线性电路和非线性控制策略的话,难以用传统的电机理论和方法描述并计算其系统,目前分析开关磁阻电动机驱动系统主要采用准线性模型、线性模型和非线性仿真方法三种。MATLAB/Simulink含有SRM模块,控制方式比较灵活,因此本章将利用MATLAB/Simulink建立开关磁阻电动机线性模型,对其控制系统进行仿真分析,以选择优化的开关角来减小在运行时的转矩脉动。3.3.1基于MATLAB的SRM驱动控制系统的建模‘_’对开关磁阻电动机及其控制系统进行建模和仿真是验证电机性能的一种手段,是系统前期设计的有效途径之一,同时也是验证控制策略正确与否的一个重要方法。MATLAB是专门为计算机解决数学问题的一种软件,已成为目前科学计算和系统仿真普遍使用的软件工具。Simulink是MATLAB软件中的一个模块,它能够对微分方程进行求解,还可以提供各种可用于控制系统仿真的模块,支持控制系统仿真,尤其还能提供各种工程中使用的电机系统、通信系统等模块集;Simulink具有十分强大的功能,可利用本身或模块集对任意复杂系统进行仿真,使用起来简单方便,它使得动态系统仿真的实现非常方便,对系统的随机因素和非线性因素的研究十分直观[54-56】。SRM的驱动仿真系统如图3.3所示。由图3.3知驱动系统模型主要包括:功率变换器模块,速度PI调节模块,江苏大学硕士学位论文的变化较小。可见通过优化开通与关断角,能达到减小电机的转矩脉动目的。3.4本章小结本章首先从理论上详细分析了转矩脉动产生的原因,叙述了目前国外常用的控制转矩脉动减小的策略,并构建了开关磁阻电动机驱动控制系统,对开关角度进行优化和仿真,仿真结果表明采用优化的开关角度能够减小转矩的脉动,达到预期的效果。39低压大电流状态下微型电动汽车用开关磁阻电动机的设计与控制压的一半,因此仅适用于相数为4的整数倍的开关磁阻电动机,控制不够灵活。一般广泛应用在要求不高的调速领域中。(aH桥式功率变换器电路Fig.(aCircuitoftheHbddgepowerconvener(b具有(n+1开关器件功率变换电路Fig.(bCircuitofthepowerconverterwith(n+1switchingdevices(C不对称半桥型功率变换电路Fig.(cCircuitofasymmetricalhalf-bfidgepowerconverter图4.2功率变换器拓扑结构Fig.4.2Topologyofpowerconverter图4.2(b为(n+1型功率变换器,这种拓扑结构的特点是一个开关为各相所公用,对于,z相绕组开关磁阻调速系统,该类型的功率变换器需要(玎+1个开关42第26卷第3期武汉理工大学学报・信息与管理工程版Vol.26No.32004年6月JOURNALOFWUT(INFORMATION&MANAGEMENTENGINEERINGJune2004文章编号:1007-144X(200403-0173-03汽车电动助力转向系统控制策略的探讨张昌华,王勇,邓楚南(武汉理工大学汽车工程学院,湖北武汉430070摘要:介绍了电动助力转向系统的组成及原理,提出了助力电动机的模糊控制策略,并和PD控制策略做了比较。仿真结果表明,对于路面冲击而言,采用模糊控制策略的转向系统比采用PD控制的转向系统可以更快地稳定。关键词:汽车;电动助力转向系统;模糊控制中图法分类号:U463.444文献标识码:A由于动力转向系统具有转向操纵灵活、轻便,并可吸收路面对前轮产生的冲击等优点,自20世纪50年代以来在各国汽车上开始普遍应用。现今液压助力转向器(HPS是以内燃机作为动力的汽车助力转向器的主流。但是传统的HPS需要持续的能量消耗,降低了汽车的燃油经济性。同时其复杂的液压系统具有助力特性不可调整、污染环境、维修不便等缺点。20世纪80年代开始研究的电动助力转向系统(EPS,它与HPS相比,具有助力大小可调、环保、耗能低和维护方便等优点,极具发展前景。笔者先介绍了EPS的组成原理,然后建立数学模型对其电动机的两种控制策略进行了对比分析。1电动助力转向系统的组成原理图1为齿轮2齿条式EPS系统的结构简图。它在原机械转向系统的基础上,增加了车速传感器、转矩转角传感器、电子控制器、电动机及其传动机构,直接利用电动机驱动转向轴提供助力转矩。转矩转角传感器测量转矩与方向盘转角大小并和车速信号一起送入电子控制器。控制器根据得到的信号判断是否助力以及助力的方向。若需要助力,则依照既定的控制策略计算电机助力转矩的大小并输出相应控制信号给驱动电路。后者提供相应的电压或者电流给电动机。电动机输出的转矩通过传动机构驱动转向轴转动从而实现助力作用。图1电动转向器组成框图由此可以看到,正是由于有了电子控制器,较传统的HPS,EPS的助力大小可以根据控制策略调整,这给设计性能优异的助力转向系统提供了可能。一个好的控制策略可以使驾驶员的作用力大小适当、路感良好并使转向系统响应快速、阻尼特性好。2电动助力转向系统的动力学方程文献[2]中提出了一个电动助力转向系统的数学模型。利用这个模型来比较一下PD和Fuzzy两种控制策略对系统的时域响应。为了便于研究小齿轮负荷与转向盘转矩的关系,该模型假设转向盘固定,然后计算和分析从小齿轮所受到的脉冲负荷到把持转向盘不动所需转矩的响应特性。系统的动力学模型可归纳为如下的二阶方程:JcpΗ¨p+(Bl+KaKbN2RΗp+KsΗp=NKaRU-Tcxt(1收稿日期:2004-02-09.作者简介:张昌华(1975-,男,湖北武汉人,武汉理工大学汽车工程学院硕士研究生.基金项目:教育部重点科研资助项目(02175.式中,Jcp为折算到小齿轮上的总转动惯量,包括电动机、减速机构,转向轴、转向小齿轮的当量转动惯量;Tcxt为路面作用于小齿轮轴的转矩(负荷力矩;Ηp为小齿轮转角;U为端电压;其余各个符号的意义及常见参数如表1所示。表1某电动助力转向系统参数总转动惯量Jcpkg・m扭杆刚度KsNm(°当量阻尼系BlNm・s电枢电阻R8反电动势常数KbV・srad减速机构减比N转矩常数KaNmA0.061.570.30.10.02250.02由式(1可以求解到,当小齿轮受到来自路面的作用力时,欲保持转向盘固定不动,驾驶员需作用在转向盘上的转矩Tsw=-KsΗp。3PD和Fuzzy控制策略的系统时域响应3.1PD控制策略令电动机的控制电压为:U=-Kp(Ηp-Ηsw-Kd(Ηp-Ηsw(2式中,Kp为比例控制系数;Kd为微分控制系数。式(2中在方向盘固定的情况下令Ηp=0、Ηp=0,带入式(1,可得JcpΗ¨p+(Bl+KaKbN2R+NKaKdRΗp+(Ks+NKaKpRΗp=-Tcxt(3这是一个标准的二阶微分方程.系统的稳态增益和阻尼特性已由方程的系数所决定。因此通过选择Kp、Kd可以使系统对于外界输入有良好的响应。3.2Fuzzy控制策略本设计采用了单输入单输出模糊控制器,其输入量分别取为扭矩传感器的输出值(驾驶员手感力矩及输出值的变化,输出量是作用在电动机上的电压。输入量的论域都取为[-66],语言变量值为{PbPmPsP0N0NsNmNb}和{PbPmPs0NsNmNb};输出量的论域考虑到蓄电池电压取为[-1212],相应的语言变量值为{PbPmPs0NsNmNb}。语言变量值的隶属度函数选用梯形和三角形。控制规则选用Mamdani控制规则,如表2所示。在仿真过程中可以看出,规则表的制定、隶属度函数的确定和量化因子的选择都对仿真结果有着很大的影响。笔者的目的是通过仿真来说明模糊控制和PD控制相比有它的优点,因此有可能作为一种实际控制策略应用到电动助力转向中去。实际工作中应该根据理论计算或者试验结果来合理地确定模糊控制策略中的论域、隶属度函数、量化因子和控制规则表。表2控制规则表EECPbPmPs0NsNmNbPbNbNbNbNbNmNmNsPmNbNbNbNmNsNs0PsNbNbNmNs0PsPsP0NbNmNsNs0PsPmN0NmNs0PsPsPmPbNsNsPs0PsPmPbPbNm0PsPsPmPbPbPbNbPsPmPmPbPbPbPb3.3仿真结果及其分析利用表1的数据对上述2个控制策略做了脉冲输入仿真比较。脉冲输入的时域响应仿真结果如图2所示。图2中虚线是采用PD控制的脉冲输入时方向盘上的力矩响应,实线是采用Fuzzy控制时的响应。图2脉冲输入的时域响应仿真结果从该仿真结果可以看出,二者都对地面冲击信号有较好的抑制作用。在初始阶段幅值基本相等,这是因为两者都用了蓄电池能提供的最高电压12V施加给了电动机。从0.012s开始,Fuzzy控制的电动机开始以更快的速度下降。0.03s时Fuzzy控制穿过了零点,而PD控制的电机在471武汉理工大学学报・信息与管理工程版2004年6月0.045s时才穿过零点。通过放大该图可以看到:在0.08s时Fuzzy控制策略的驾驶员手感力矩为零,而PD控制策略的驾驶员手感力矩直到0.18s时才为零。因此用Fuzzy控制策略的电动助力转向系统可以比采用PD控制策略的系统其响应更快.而在EPS系统中,需要的助力特性就是电动机的输出转矩能够以最快的速度无脉动地响应驾驶员作用的转矩。仿真结果表明,Fuzzy控制是符合这一要求的。必须再次指出,要在EPS中采用Fuzzy控制策略就必须有大量的试验数据或者精确的汽车转向系统的数学模型的仿真结果。在这个基础上考虑各种汽车各种运行特殊情况(如方向盘撒手时的转向回正,地面脉冲干扰和传感器噪声干扰,系统参数如电机电阻、蓄电池电压发生变化等之后制定的控制规则才可能满足实际EPS系统运行的需要。图3电动机目标电压图3是根据控制策略和转矩转角传感器输入的驾驶员作用力矩计算得到电动机目标电压。其中实线采用的是Fuzzy控制策略,虚线采用的是PD控制策略。从该图看到,之所以Fuzzy控制的手感力矩下降快是因为在该时间段内作用在电动机上的目标电压高于PD控制策略计算的目标电压。4结论笔者通过仿真初步探讨了汽车电动助力系统的两种控制策略。可以看到,Fuzzy控制策略相对于PD控制策略有它响应迅速的优点。Fuzzy控制可以按照经验或者试验数据制定控制规则来控制受控对象,同时具有对参数变化不敏感、可以解决非线性问题、软件编写和修改简单等优点。而对于汽车转向系统而言,由于地面附着系数、汽车车速、轮胎状况、转向系统摩擦和间隙等因素的影响,要提出一个在各种运行工况下都能满意工作的电动机助力控制策略是非常困难的。因此,在大量试验的基础上通过精心设计的Fuzzy控制器是有可能应用于汽车电动助力转向系统的控制中的。参考文献:[1]李友善,李军.模糊控制理论及其在过程控制中的应用[M].北京:国防工业出版社,1993.[2]ChenJS.ControlofElectricPowerSteeringSys2tems[J].SAETransactions,1998(1116:1702-1704ApplicationofVirtualInstrumentTechnologyinaTestandControlSystemofChassisDynamometersZhangChanghua,WangYong,DengChunanAbstract:Atestandcontrolsystembasedonthevirtualinstrumenttechnologyforthevehicledynamictestofachassisdynamometerisdevelopedafterastudyandanalysisofthetestandcontrolsystemstructureofthetraditionalchassisdy2namometer.Thestructureofthedataacquisitionsystem,theprinciplesofthevehicledrivingforcesimulationandthegraphicprogrammingofthetestandcontrolsystemareintroduced.Theprogramanditscharacteristicsofthedevelopedsystemareanalyzed.Keywords:virtualinstrument;chassisdynamometer;LabVIEWZhangChanghua:Postgraduate;SchoolofAutomotiveEngineering,WUT,Wuhan430070,China.[编辑:王志全]571第26卷第3期张昌华等:汽车电动助力转向系统控制策略的探讨＠时能明显减小滤波器的体积和重量。参考文献：电力自动化设备－ｐｈａｓｅＬＣＬ－ｆｉｌｔｅｒｂａｓｅｄａｃｔｉｖｅｒｅｃｔｉｆｉ日ｗｉｔｈｏｕｔＡｎｎｕａｌＭｅｅｔｉｎｇＩＥＥＥＩｎｄｕｓｔｒｙＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ２００３（３）：１５５２—１５５７．第３０卷ｄａｍｐｉｎｇ［ｃ］／／ＸＡＳＳｏｃｉｅｔｙ．［Ｓ．１．］：ＩＥＥＥ。ａｎｄｃｏｎｔｒｏｌ［１０］ＬＩＳＥＲＲＥ［１］ＷＥＩＬ，ＬＩＰＯＴＡ．Ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎｏｆ９－ｓｗｉｔｃｈｄｕａｌ—ｂｒｉｄｇｅｍａｔｒｉｘｃｏｎｖｅｒｔｅｒｏｐｅｒａｔｉｎｇｕｎｄｅｒｌｏｗｏｕｔｐｕｔｐｏｗｅｒｆａｃｔｏｒ［Ｃ］／／ＩＡＳａｌｌ—ｎｕａｌＭｅｅｔｉｎｇ．ＩＥＥＥＩｎｄｕｓｔｒｙＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｏｆａｎＭ，ＢＬＡＡＢＩＥＲＧＦ，ＨＡＮＳＥＮＳ．ＤｅｓｉｇｎＬＣＬ．ｆｉｌｔｅｒｂａｓｅｄｔｈｒｅｅ．ｐｈａｓｅａｃｔｉｖｅｏｎｒｅｃｔｉｆｉｅｒｓ［Ｊ］．ＩＥＥＥｔｈａｔＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓＩｎｄｕｓｔｒｙＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ，２００５，４１（５）：１２８１－１２９１．ｍｅｔｈｏｄｆｏｒＤＣ．ＤＣｏｎｃｏｎｖｅｒｔｅｒＳｏｃｉｅｔｙ．［Ｓ．１．］：ＩＥＥＥ，ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ［１１］ＤＡＨＯＮ０ｈａｓａｎＰＡ．Ａｏｕｔｐｕｔｃｏｎｔｒｏｌ２００３：１７６—１８１．［２］ＫＬＵＭＰＮＥＲｕｎｂａｌａｎｃｅｄＣ．Ａｖｏｌｔａｇｅｈｙｂｒｉｄｉｎｄｉｒｃｔｍｔｒｉｘｉｍｍｕｎｅｌｏｓｓｅｓｔｏｒｅｓｉｓｔｏｒａｎｄｃｏｎｃｅｐｔｓ『ｃ１／／２００４ＩＥＥＥ３５ｔｈＡｎｎｕａｌＰｏｗｅｒＥｌｅｃｔｒｏ－ＬＣＬｆｉｌｔｅｒｂａｓｅｄｎｅｗｖｉｒｔｕａｌｃａｐａｃｉｔｏｒｓｕｐｐｌｙ，ｗｉｔｈｒｅｄｕｃｅｄｓｗｉｔｃｈｉｎｇａｎｄｉｍｐｒｏｖｅｄｖｏｌｔａｇｅｔｒａｎｓｆｅｒｒａｔｉｏｎ［Ｃ］ｆｆＴｗｅｎｔｙ—ＦｉｒｓｔａｎｄＡｎｎｕｍＩＥＥＥｎｉｃｓＳｐｅｃｉａｌｉｓｔｓＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅ．Ａａｃｈｅｎ．Ｇｅｒｍａｎｙ：ＩＥＥＥ，２００４：３６４２．Ａｐｐｌｉｅｄ［３］ＫＯＬＡＲｄｉｎｇｓｏｆＰｏｗｅｒＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅ［１２］宋强，刘文华，严干贵，等．大容量ＰＷＭ电压源逆变器的ＬＣ滤波器设计［Ｊ］．清华大学学报：自然科学版，２００３，４３（３）：３４５－３４８．ＳＯＮＧｈｉｇｈ－ｐｏｗｅｒＰＷＭｖｏｌｔａｇｅｓｅｎｒｃｅＥｘｐｏｓｉｔｉｏｎ．Ｄａｌｌａｓ，＂ＩＸ。ＵＳＡ：ＩＥＥＥ，２００６：１４２・１４８．ＪＷ，ＢＡＵＭＡＮＮＡｃ．Ｄｃ．ＡｃＩＥＥＥＭ，ＳＣＨＡＦＭＥｌ咖ＲＦ，ｅｔａ１．Ｎｏｖｅｌｔｈｒｅｅ．ｐｈａｓｅｓｐａｒｓｅｍａｔｒｉｘｃｏｎｖｅｒｔｅｒ［ｃ］／／Ｐｒｏｃｅｅ—Ｑｉａｎｇ，ＬＩＵＷｅｎｈｕａ，ＹＡＮＧａｎｇｕｉ．ＬＣｆｉｌｔｅｒｄｅｓｉｇｎｆｏｒｉｎｖｅｒｔｅｒ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＴｉｎｇｈｕａ１７ｔｈＡｐｐｌｉｅｄＰｏｗｅｒＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅａｎｄＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ：ＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２００３，４３（３）：３４５—３４８．Ｅｘｐｏｓｉｔｉｏｎ．［Ｓ．１．］：ＩＥＥＥ，２００２：７７７－７９１．［４］ＣＬＵＭＰＮＥＲＣ，ＢＬＡＡＢＪＥＲＧＦ．Ｔｗｏ－ｓｔａｇｅｍａｔｒｉｘｃｏｎｖｅｒｔｅｒ：ａｎａｌｔｅｒｎａｔｉｖｅｔｏｔｈｅｍａｔｒｉｘｃｏｎｖｅｒｔｅｒ［Ｃ］∥ｌＥＥＰｒｏｆｅｓｓｉｏｎａｌＮｅｔ．ｗｏｒｋｓｏｎ［１３］张宪平，李亚西，潘磊，等．三相电压型整流器的￡ＣＬ型滤波器分析与设计［Ｊ］．电气应用，２００７，２６（５）：６５．６８．ＺＨＡＮＧＸｉａｎｐｉｎｇ，ＬＩＹａｘｉ，ＰＡＮＬｅｉ，ｅｔａ１．Ａｎａｌｙｓｉｓａｎｄｄｅｓｉｇｎｆｉｌｔｅｒｆｏｒｔｈｒｅｅ—ｐｈａｓｅｖｏｌｔａｇｅ８０ｕｒｅｅＰｏｗｅｒＣｏｎｖｅｒｓｉｏｎａｎｄＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ．Ｌｏｎｄｏｎ，ＵＫ：ＩＥＥ，ｏｆ￡乳ｔｙｐｅｒｅｃｔｉｆｉｅｒ…．２００３：６１－６９．ＥｌｅｃｔｒｏＴｅｃｈｎｉｃａｌＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ，２００７，２６（５）：６５—６８．［５］王江，孙胜红，赵忠堂．电压不平衡时三相矩阵交一交变频线侧电流谐波分析［Ｊ］．中国电机工程学报，２００１，２１（４）：７０－７４．ＷＡＮＧｈａｒｍｏｎｉｃｏｕｔｐｕｔ［１４］陈瑞，周梁，韦忠朝．基于双环控制的ＰＷＭ逆变器的研究［Ｊ］．通信电源技术，２００６，２３（１）：１９．２１．ＣＨＥＮＲｕｉ．ＺＨＯＵＬｉａｎｇ．ＷＥＩＪｉａｎｇ，ＳＵＮａｎａｌｙｓｉｓｉｎＳｈｅｎｇｈｏｎｇ，ＺＨＡＯＺｈｏｎｇｔａｎｇ．Ｉｎｐｕｔｔｈｒｅｅ－ｐｈａｓｅｃｕｒｒｅｎｔＺｈｏｎｇｅｈａｎ．Ｓｔｕｄｙｏｆｉｎｖｅｒｔｅｒｍａｔｒｉｘｃｏｎｖｅｒｔｅｒｓｕｎｄｅｒｉｎｐｕｔ／ｗｉｔｈｄｕａｌ・ｌｏｏｐ２３（１）：１９．２１．ｃｏｎｔｒｏｌ［ＪＪ．ＴｅｌｅｃｏｍＰｏｗｅｒＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，２００６，ｕｎｂａｌａｎｃｅ［Ｊ］．ＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓｏｆｔｈｅＣＳＥＥ，２００１，２１（４）：７０．７４．［１５］李建林，王立乔．三相电压型变流器系统静态数学模型［Ｊ］．电工技术学报。２００４。（７）：１１．１５．ＬＩＪｉａｎｌｉｎ．ＷＡＮＧ［６］邓文浪，杨欣荣，朱建林．１８开关＇ＩＳＭＣ的空间矢量调制策略及其仿真研究［Ｊ］．中国电机工程学报，２００５，２５（１５）：８４－９０．ＤＥＮＧＷｅｎｌａｎｇ，ＹＡＮＧＸｉｎｒｅｎｇ，ＺＨＵＪｉａｎｌｉｎ．ＳｐａｃｅｖｅｃｔｏｒｌａｔｉｏｎｓｔｒａｔｅｇｙＬｉｑｉａｎ．Ａｓｅｎｒｅｅｓｔａｔｉｃ．ｓｔａｔｅｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌｍｏｄｅｌｏｆｍｅｄｕ－ｔｈｒｅｅ—ｐｈａｓｅｖｏｌｔａｇｅＥｌｅｅｔｒｏｔｅｃｈｎｉｅａｌｃｏｎｖｅｒｔｅｒ［Ｊ］．ＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓｏｆＣｈｉ眦ｏｆｔｗｏ－ｓｔａｇｅｍａｔｒｉｘｃｏｎｖｅｒｔｅｒｗｉｔｈ１８ｓｗｉｔｃｈｅｓＳｏｃｉｅｔｙ，２００４（７）：ｌｌ—１５．ａｎｄｉｔｓｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓｔｕｄｙ［Ｊ］．ＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓｏｆｔｈｅＣＳＥＥ，２００５，［１６］沈国桥，徐德鸿．￡仳滤波并网逆变器的分裂电容法电流控制［Ｊ］．中国电机工程学报，２００８，２８（１８）：３６－４１．ＳＨＥＮＧｕｏｑｉａｏ，ＸＵＤｅｈｏｎｇ．Ｃｕｒｒｅｎｔｃｏｎｔｒｏｌｂｙｓｐｌｉｔｔｉｎｇｔｈｅｃａｐａｃｉｔｏｒ２５（１５）：８禾９０．［７］裴云庆，姜桂宾，王兆安．ＬＣ滤波的三相桥式整流电路网侧谐波分析［Ｊ］．电力电子技术，２００３，３７（３）：３４－３６．ＰＥＩＹｕｎｑｉｎｇ，ＪＩＡＮＧｈａｒｍｏｎｉｃｃｕｒｒｅｎｔｆｏｒ刚ｄ－ｃｏｎｎｅｃｔｅｄｉｎｖｅｒｔｅｒｓｏｆＬＣＬｆｉｌｔｅｒ［Ｊ］．ＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓＧｕｉｂｉｎ，ＷＡＮＧｏｆｔｈｒｅｅ－ｐｈａｓｅｒｅｃｔｉｆｉｅｒＺｈａｏａｎ．ＡｎａｌｙｓｉｓｏｆｌｉｎｅｗｉｔｈＬＣｆｉｌｔｅｒ［Ｊ］．ＰｏｗｅｒｏｆｔｈｅＣＳＥＥ，２００８，２８（１８）：３６＿４１．（责任编辑：汪仪珍）Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，２００３．３７（３）：３４—３６．［８］扶蔚鹏，王旭红．ＬＣ滤波的三相桥式整流谐波电流的计算方法［Ｊ］．电力电子技术，２００１，３５（４）：２６．２７．ＦＵ作者简介：Ｗｅｉｐｅｎｇ，ＷＡＮＧｉｎＸｕｈｏｎｇ．ＡｍｅｔｈｏｄｆｏｒｃａｌｃｕｌａｔｉｎｇｈａｒｍｏｎｉｃｂｒｉｄｇｅｒｅｃｔｉｆｉｅｒｗｉｔｈＬＣ蔡斌军（１９７６一），男，湖南湘潭人，讲师，研究方向为电力电子与电力传动（Ｅ・ｍａｉｌ：ｃｂｊｌ２＠１６３．ｃｏｍ）；ｃｕｒｒｅｎｔｔｈｒｅｅ—ｐｈａｓｅｆｉｌｔｅｒ［Ｊ］．ＰｏｗｅｒＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，２００１．３５（４）：２６—２７．刘国荣（１９５７一），男，湖南湘潭人，教授，博士研究生导师。研究方向为控制理论与控制工程。［９］ＵＳＥＲＲＥＭ，ＢＬＡＡＢＪＥＲＧＦ，ＣｍＡＲＡＮ７ｒｏＮＩＥ．ＡｓｔａｂｌｅｔｈｒｅｅＣｏｎｔｒｏｌｓｔｒａｔｅｇｙｏｆｍａｔｒｉｘｃｏｎｖｅｒｔｅｒｗｉｔｈＬＣＬｆｉｌｔｅｒＣＡＩＢｉｎｊｕｎ，ＬＩＵＧｕｏｒｏｎｇ（ＡｐｐｌｉｅｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，ＨｕｎａｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｘｉａｎｇｔａｎ４１ｌ１０１，Ｃｈｉｎａ）ａｎｄｃｕｒｒｅｎｔｏｆｍａｔｒｉｘｃｏｎｖｅｒｔｅｒＡｂｓｔｒａｃｔ：Ａｓｔｈｅｈａｒｍｏｎｉｃｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓｉｎｔｈｅｏｕｔｐｕｔｖｏｌｔａｇｅｇｒｅａｔｉｍｐａｃｔｃｏｎｔｒｏｌｓｔｒａｔｅｇｙｔｈｅｔｏｃｏｎｖｅｒｔｅｒｏｎｈａｖｅｌｏａｄｓ，ａｏｆｖｏｌｔａｇｅｎｏｖｅｌａｎｄｍａｔｒｉｘｃｕｒｒｅｎｔｃｏｎｖｅｒｔｅｒ而ｔｌｌ￡以ｆｉｌｔｅｒｉｓａｎｄａｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄ，ｉｎｓｔｏｒａｇｅｗｈｉｃｈｔｈｅａｔｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．ＷｉｔｈｏｕｔｅｎｅｒｇｙＤＣ／ＡＣｃｅｒｔａｉｎｃｏｎｓｔｒａｉｎｔｓ．Ｔｈｅｄｅｓｉｇｎｏｆｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓｔｈｅｏｆｄｕａｌ—ｌｏｏｐＤＣｓｉｄｅ，ｓｗｉｔｃｈｅｓｉｎｃｌｕｄｅｓａｎＡＣ／ＤＣｏｆｒｅｃｔｉｆｉｅｒｕｎｄｅｒｉｎｖｅｒｔｅｒ．ａｐｐｌｙｉｎｇｔｏｐｏｌｏｇｙＬＣ己ｆｉｌｔｅｒｔｈａｔ．ｔｈｅｂｉ—ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌｍａｔｒｉｘｉｎｔｈｅｒｅｄｕｃｅｔｈｅｏｆｎｕｍｂｅｒｓｗｉｔｃｈＶｅｃｔｏｒｃｏｎｖｅｒｔｅｒ，ｔｈｅｉｎｖｅｒｔｅｒｉｎａｒｅａｌｇｏｒｉｔｈｍＤｏｕｂｌｅＳｐａｃｅｏｆＰＷＭｗｉｔｈａｎｄｔｈｅａｐｐｌｉｅｄｈａｒｍｏｎｉｃｔｈｅｐｒｅｓｅｎｔｅｄ．ＴｈｅｒｅｓｕｌｔｓｏｕｔｐｕｔｖｏｌｔａｇｅｉｓｗｏｒｋｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｍａｔｒｉｘＭａｔｌａｂ／ＳｉｍｕｌａｔｉｏｎｓｈｏｗｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓｔｈｅａｎｄｃｕｒｒｅｎｔｃｏｎｖｅｒｔｅｒａｒｅｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙＦｕｎｄｏｆｒｅｄｕｃｅｄａｎｄｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆ西ｄｉｎｐｕｔｈａｒｍｏｎｉｃｓＴｈｉｓｓｕｐｐｒｅｓｓｅｄ．ｉｓｓｕｐｐｏｒｔｅｄｂｙｔｈｅＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃＲｅｓｅａｒｃｈＨｕｎａｎＰｒｏｖｉｎｃｉａｌＥｄｕｃａｔｉｏｎＤｅｐａｒｔｍｅｎｔ（０９Ｃ２蝠１）．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｍａｔｒｉｘｃｏｎｖｅｒｔｅｒ；ｈａｒｍｏｎｉｃ；ｄｕａｌ—ｌｏｏｐｃｏｎｔｒｏｌ；￡现ｆｉｌｔｅｒ；ｃｏｎｔｒｏｌｓｔｒａｔｅｇｙ万方数据一种带LCL滤波器的新型矩阵变换器控制策略作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期：被引用次数：蔡斌军，刘国荣，CAIBinjun，LiUGuorong湖南工程学院应用技术学院,湖南,湘潭,411101电力自动化设备ELECTRICPOWERAUTOMATIONEQUIPMENT2021，30(50次参考文献(16条1.WEIL.LJPOTAInvestigationof9-switchdual-bridgematrixconverteroperatingunderlowoutputpowerfactor20032.KLUMPNERCAhybridindirctmatrixconverterimmunetounbalancedvoltagesupply,withreducedswitchinglossesandimprovedvoltagetransferration20063.KOLARJW.BAUMANNM.SCHAFMEISTERFNovelthree-phaseAC-DC-ACsparsematrixconverter20024.CLUMPNERC.BLAABJERGFTwo-stagematrixconverter-analternativetothematrixconverter20035.王江.孙胜红.赵忠堂电压不平衡时三相矩阵交一交变频线侧电流谐波分析2001(46.邓文浪.杨欣荣.朱建林18开关TSMC的空间矢量调制策略及其仿真研究2005(157.裴云庆.姜桂宾.王兆安LC滤波的三相桥式整流电路网侧谐波分析2003(38.扶蔚鹏.王旭红LC滤波的三相桥式整流谐波电流的计算方法2001(49.USERREM.BLAABJERGF.CHIARANTONIEAstablethree-phaseLCL-filterbasedactiverectifierwithoutdamping200310.USERREM.BLAABIERGF.HANSENSDesignandcontrolofanLCL-filterbasedthree-phaseactiverectifiers2005(511.DAHONOPAAcontrolmethodforDC-DCconverterthathasanLCLoutputfilterbasedonnewvirtualcapacitorandresistorconcepts200412.宋强.刘文华.严干贵大容量PWM电压源逆变器的LC滤波器设计2003(313.张宪平.李亚西.潘磊三相电压型整流器的LCL型滤波器分析与设计2007(514.陈瑞.周梁.韦忠朝基于双环控制的PWM逆变器的研究2006(115.李建林.王立乔三相电压型变流器系统静态数学模型2004(716.沈国桥.徐德鸿LCL滤波并网逆变器的分裂电容法电流控制2021(18相似文献(10条1.期刊论文吴小兰.谭国俊.何晓群.马星河.WUXiao-lan.TANGuo-jun.HEXiao-qun.MAXing-he减少矩阵变换器输出电压谐波的控制策略-煤炭学报2007,32(7在传统的双电压合成原理的基础上,提出了一种减少输出电压谐波的矩阵变换器控制策略.新调制策略在一个采样周期内,通过在高输出电压时,使最大输出线电压由三输入线电压脉冲波形成,其他两相输出电压由非最大的两输入线电压脉冲波和零电压形成,同样条件下窄脉冲数量较传统的双电压合成调制策略减少;在低电压输出时,三输出线电压均由非最大的两输入线电压脉冲和零电压形成,较传统的双电压合成调制策略窄脉冲数量有大量的减少,输出电压谐波得到较大的抑制;在输入电压的最高及最低相电压间无换流,降低了开关损失;低电压输出时的零矢量为输入相电压的中间值相,负载中性点的共模电压得到了抑制.在Matlab软件仿真研究的基础上,通过dSPACE硬件实时仿真平台对该控制策略进行了实验,仿真及实验结果验证了该控制策略的正确性.2.学位论文李志勇输入非平衡条件下矩阵变换器的控制策略研究2003该文在输入非平衡、输出平衡的情况下,对空间矢量调制的矩阵变换器的性能进行了评估.文中介绍了两种输入电流偏置角的控制策略,并做了比较.第一种方法基于使输入电流矢量与输入电压矢量保持固定偏置角.第二种方法中,输入电流矢量根据输入电压正、负序成分进行动态调制,并对两种情况下的输入电流的谐波成分都进行了分析.1.作者首先采用MATLAB为系统建立了两种方法的仿真模型,用来验证控制算法和整套系统.在未考虑开关过程所产生的高频谐波成分时,采用方式2时的输入电流谐波要小于方式1.当仿真模型中的双向开关由两个IGBT和两个快恢二极管组成时,由于IGBT的开关损耗等因素对输入电流的影响,在仿真得到的输入电流频谱图中,谐波成分的减小不是很明显,但调制策略方式2和方式1的谐波成分仍有所不同.可见谐波成分的不同来源于不同的调制策略,并且可以推测谐波成分的不同反映的是谐波成分的减少.2.自行研制了一台基于非平衡条件下的矩阵变换器的实验装置,并进行了相应调试.该试验装置以DSP为控制器,IMBH60-100IGBT为功率开关器件,EXB840为驱动模块.实验结果表明该实验系统能成功实现对输出电压频率和幅值的调节.该文建立的仿真模型为矩阵变换器的调制过程提供了方便的分析和调试依据,试验系统也为矩阵变换器的实际应用打下了一定基础.3.期刊论文邓文浪.杨欣荣.廖力清.凌玉华.DENGWen-lang.YANGXin-rong.LIAOLi-qin.LINGYu-hua基于复合控制器的双级矩阵变换器闭环控制-中南大学学报（自然科学版）2007,38(6由于存在着稳定性和快速性之间的矛盾,PI控制器对于谐波的抑制能力有限,难以保证双级矩阵变换器(TSMC在谐波扰动下的输出性能,为此,提出一种基于复合控制器的TSMC闭环控制策略,将重复控制技术与PI控制相结合构成复合控制器,利用重复控制器对PI控制器输出的控制量进行修正,弥补pI控制器对交流谐波控制的不足.为了降低复合控制策略的复杂度,在分析TSMC空间矢量调制策略的基础上,提出由控制量直接获取开关占空比的简化算法.仿真结果表明,在输入电压不平衡畸变且输出负载不平衡情况下,采用复合控制器可以使TSMC输出电压总谐波畸变率小于1%,在负载突增时系统调节时间小于1个基波周期,说明复合控制系统具有良好的动态和静态性能.4.学位论文陈希有矩阵式电力变换器在非对称输入条件下的原理与仿真2000该文主要研究内容包括:为解决坐标变换式矩阵变换器电压增益低的问题,提出了一种线-线换流法.分析了谐波注入式矩阵变换器在非对称输入电压条件下的输出电压和输入电流.在对以线电压合成矩阵变换器的研究中,提出了两种参考电压对矩阵变换器进行调制的方法:无功参考电压调制法和消谐参考电压调制法.在非对称输入电压条件下,对空间矢量调制矩阵变换器的输入电流谐波和输出电压谐波进行了分析,并提出了两种消除谐波的方法.应用DQ变换技术,将开关矩阵等效成线性四端口网络、将对称电感和电容等效成回转器,从而建立了含有输入滤波器的空间矢量调制矩阵变换器的线性定常电路模型.分析了电压增益对滤波器参数及矩阵变换器控制参数的灵敏度;对非对称输入电压引起的矩阵变换器输出电压和输入电流谐波进行了分析;利用状态变量法对带负载启动进行了暂态分析.由于该文所提出的非对称输入条件下矩阵变换器的各种调制策略均将导致实时计算量的增加,在目前技术条件下,利用单片微机实现这些控制策略十分困难,因此,该文借助MATLAB仿真软件对文中的主要结论进行了仿真分析.5.期刊论文曹言敬.何凤有.马星河.方永丽.CAOYan-jing.HEFeng-you.MAXing-ke.FANGYong-li矩阵变换器双电压控制策略抗干扰性能分析-电气传动自动化2021,30(5与传统的交-直-交变换器不同,矩阵变换器没有中间的直流环节,输出侧直接通过双向开关与输入侧相连,因此输出电压对于输入侧电源的扰动非常敏感.分析了矩阵变换器双电压合成控制策略的原理,详细推导了在输入侧电源存在不平衡以及谐波情况下,输出侧仍然为理想正弦波.通过Matlab/Simulink仿真,证明了在输入侧电源存在三相不平衡以及谐波等扰动情况下,输出电流波形仍然为理想的正弦波且电流谐波畸变率没有发生大的变化.仿真和推导表明,矩阵变换器双电压合成策略对电网扰动具有抗干扰能力.6.期刊论文曹言敬.方永丽.张旭隆双电压合成矩阵变换器抗干扰性能的研究-工矿自动化2021,35(7针对矩阵变换器输出电压对输入侧电源的扰动非常敏感的问题,文章对矩阵变换器双电压合成控制策略进行了分析研究,详细推导了在输入侧电源存在不平衡以及谐波情况下,矩阵变换器输出侧仍为理想正弦波的理论过程,并对其进行了Matlab/Simulink仿真和基于dSPACE硬件实时仿真平台的实验研究.结果表明,矩阵变换器双电压合成策略对电网扰动具有一定的抗干扰能力.7.期刊论文朱建林.刘魏宏.向礼丹.柳莎莎.陈才学.ZHUJian-lin.LIUWei-hong.XIANGLi-dan.LIUSha-sha.CHENCai-xue提高交交型矩阵变换器电压传输比的两种方法-湘潭大学自然科学学报2021,30(3交交型矩阵变换器电压传输比不大于0.866,一直是制约其应用的最重原因之一,因此对突破这一限制的研究具有重要意义.该文提出了两种提高矩阵变换器电压传输比的有效方法,即过调制法和谐波注入法.文中阐述了两种方法的基本原理,对比分析了两种方法的特点,并通过仿真和物理样机实验验证了这两种方法的可行性和有效性.实验结果表明:两种方法都能使电压传输比提高到1.0左右,但其输出电压中的谐波含量都相应增大.比较了两种方法所产生谐波的特点及其抑制对策和适用范围,对工程应用有一定的参考价值.8.期刊论文徐志强.李娜.刘彪.刁利军.XUZhi-qiang.LINa.LIUBiao.DIAOLi-jun矩阵变换器双电压合成控制策略抗电网扰动性能分析-电网技术2021,32(13矩阵变换器没有中间的直流环节,不同于传统的交-直-交变换器,因此输出侧波形对于输入侧电源的扰动非常敏感.文章分析了矩阵变换器双电压合成控制策略的原理,证明了在输入侧电源存在不平衡以及谐波的情况下,输出侧仍然为理想正弦波,并通过Matlab/Simulink仿真证明了该结论,而且此时电压谐波畸变率几乎没有发生变化.实验表明,矩阵变换器双电压合成控制策略具备自适应能力,对电网扰动具有抗干扰能力.9.期刊论文佘宏武.林桦.王兴伟.乐利民.SHEHongwu.LINHua.WANGXingwei.YUELimin矩阵变换器的输入电流控制策略-电力自动化设备2021,30(6根据有功功率平衡原理推导出不平衡输入电压下表征矩阵变换器输入电流特性的通用方程,分析表明矩阵变换器的输入电流特性只能通过对输出功率及输入电流偏置角的控制来调节.根据矩阵变换器输入电流特性方程及输入电流控制目标得到3种典型输入电流控制策略.在输出电压平衡正弦的情况下:使矩阵变换器的输入电流矢量与输入电压矢量保持固定的功率因数角(策略1,可得到不平衡且非正弦的输入电流男;使输入电流矢量跟踪输入电压正序分量与负序分量之差的方向(策略2,可得到不平衡但正弦的输入电流;输出电压矢量幅值变化并使输入电流矢量与输入电压正序分量保持固定的功率因数角(策略3,可得到平衡正弦的输入电流,但输出电压不平衡且非正弦.其中,策略1的输入功率因数及输出电压控制能力最强,但输入电流波形质量最差;策略2的输入电流波形质量较好,但输入功率因数和输出电压控制能力有限;策略3得到的输入电流波形质量最好,但输出电压特性最差.通过仿真及实验验证了理论分析的正确性.10.期刊论文粟梅.李丹云.孙尧.余岳.桂卫华.SUMei.LIDan-yun.SUNYao.YUYue.GUIWei-hua双级矩阵变换器的过调制策略-中国电机工程学报2021,28(3针对双级矩阵变换器常规调制策略电压传输比低的问题,在不改变双级矩阵变换器拓扑结构的前提下,该文提出了一种可以提高电压传输比的双级矩阵变换器调制策略.该调制策略将双级矩阵变换器分为两级控制:整流级采用常规电流空间矢量合成法;逆变级根据电压传输比的不同要求将电压空间矢量调制区域分为线性调制区和过调制区.根据过调制程度要求的不同,又将过调制区域分为过调制区域Ⅰ和过调制区域Ⅱ,各个区域分别采用不同的调制模式控制逆变级的输出.论文从理论上分析了过调制策略的原理.仿真和实验结果表明,双级矩阵变换器过调制时输出电压基波可以精确控制,谐波畸变率比较小,输入输出电流波形质量好.本文链接：://d.wanfangdata/Periodical_dlzdhsb202105012.aspx授权使用：西安理工大学(xalgdx，授权号：b2cf000f-3bc1-495b-a242-9e1c01560bf7下载时间：2021年10月27日第44卷第5期2021年5月电力电子技术PowerElectronicsVol.44,No.5May,2021基金项目:台达环境与教育基金会《电力电子科教发展计划》(DRES2007002定稿日期:2021-04-03作者简介:赵梅花(1966-,女,河南洛阳人,博士研究生,副教授,研究方向为风力发电。1引言风力发电系统中,风力机与发电机之间的转速匹配是一个关键问题,低速运转的风力机与发电机一般需要通过升速齿轮箱连接。大容量齿轮箱价格昂贵、故障率高、维护困难,它的存在已成为风力发电系统进一步发展的瓶颈。因此,研究开发直驱式风力发电系统是提高效率和可靠性的有效途径之一。在变速恒频的直驱式风力发电系统中,网侧逆变器是连接发电机和电网的核心元件,对其控制策略的研究尤为重要。建立了直驱式风力发电系统中并网逆变器的数学模型,在此基础上采用空间矢量脉宽调制(SVPWM方式和电网电压合成矢量定向的控制策略[1-2],实现有功功率和无功功率的解耦控制。并通过试验结果证明了方案的可行性和正确性。2控制系统描述图1示出直驱式风力发电系统结构。该系统主要由风力发电机PMG[3]、整流装置和网侧逆变器组成。3并网逆变器动态数学模型图1中,设三相电网电压为:ea=eb=ec=Emsinωt(1式中:Em为相电压峰值;ω为电网角频率。设网侧线路总电阻为R,可得:uk=Rik+Ldikdt+ek,k=a,b,c(2式中:ik,uk分别为并网逆变器输出电流和输出电压。经变换,在两相静止α,β坐标系下数学模型为:uαuβωω=23姨1-1/2-1/2姨/2-姨/ωω2uaubuc姨姨姨姨姨姨姨姨=Riα+Ldiαdt+eαRiβ+Ldiβdt+eβωωT(3从两相静止坐标系变换到两相旋转坐标系得:edeqωω=cosωtsinωt-sinωtcosωωωteαeβωω(4直驱式风力发电系统并网逆变器控制策略研究赵梅花1,2,阮毅1,杨勇1(1.上海大学,上海200072;2.洛阳理工学院,河南洛阳471023摘要:在风力发电网侧逆变器动态数学模型基础上,采用空间矢量脉冲宽度调制(SVPWM方式和电网电压合成矢量定向,实现了电流有功分量和无功分量的解耦及功率因数的可调控制。对该设计方案进行了动态响应过程的试验研究。试验结果表明,系统动态响应快,性能和电流正弦度良好,谐波分量小,同时验证了该方案的可行性和正确性,为直驱式风力发电系统的进一步研究提供了可靠的理论依据。关键词:风力发电;并网逆变器;电网电压矢量定向中图分类号:TM614;TM46文献标识码:A文章编号:1000-100X(202105-0004-02TheControlStrategyStudyofGrid-connectedInverterinDirect-drivenTypeWindPowerSystemZHAOMei-hua1,2,RUANYi1,YANGYong1(1.ShanghaiUniversity,Shanghai200072,China;2.LuoyangInstituteofScienceandTechnology,Luoyang471023,ChinaAbstract:Basedondynamicmathematicalmodelofthewindpowergrid-connectedinverter,withthespacevectorpulsewidthmodulation(SVPWMmethodandgridvoltagevectororiented.Thedecouplingforthecurrentactivecomponentandre-activecomponentisrealized,andthepowerfactorcanbeadjusted.Thefeasibilityandcorrectnessofcontrolstrategyareveri-fiedbyexperiment.Theexperimentalresultsshowthatthesystemhasafastdynamicresponse,goodsinusoidalcurrentandsmallharmoniccomponent.Thispaperprovideareliabletheoryforthefurtherstudytodirect-driventypewindpowersystem.Keywords:windpowergeneration;grid-connectedinverter;gridvoltagevectororientedFoundationProject:SupportedbyGrantsfromthePowerElectronicsScienceandEducationDevelopmentProgramofDeltaEnvironmental&EducationalFoundation(No.DRES2007002图1直驱式风力发电系统的结构根据等式(3和(4得:edeq=uduq-RidRiq-Lddtidiq-L-ωiqωid(5经整理得:ud=ed+Rid+Ldiddt-ωLiquq=eq+Riq+Ldiqdt+ωLid(64网侧逆变器控制策略在以上动态数学模型的基础上,采用电网电压合成矢量定向的控制策略,将同步旋转d,q坐标系下面的d轴定于电网电压合成矢量Es上面,q轴超前d轴90°,即:ed=Es,eq=0。图2示出忽略R的空间矢量图。Us为网侧逆变器输出电压合成矢量;Is为网侧逆变器输出电流合成矢量;UL为电感电压合成矢量;φ为功率因数角。Es与α轴的交角θ=乙ωdt。将ed=Es,eq=0代入式(6整理得:ud=ed+Rid+Ldiddt-ωLiquq=Riq+Ldiq-ωLid(7由式(7得到并网逆变器在电网电压合成矢量定向下的数学模型,d,q轴电流分量仍然存在交叉耦合,为了实现d,q轴电流分量的解耦控制,达到有功功率和无功功率的解耦控制,令:ud′=ud-Es+ωLiq,uq′=uq-ωLid(8则有:Rid+Ldid=ud′,Riq+Ldiq=uq′(9从而实现了电流有功分量id和电流无功分量iq的解耦控制。为了使得输出电流能够尽快的跟踪给定电流,将检测到的电流施行3/2变换和旋转变换,得到按电网电压合成矢量定向下的电流分量id,iq采用电流PI调节器实现闭环控制,电流调节器的输出为逆变侧输出电压的给定值ud*和uq*,再经过SVPWM控制逆变器输出三相电压。根据式(8得网侧逆变器的d,q轴电压给定为:ud*=ud′+Es-ωLiq,uq*=uq′+ωLid(10Es定向的网侧逆变器的电流控制结构如图3所示