燃料电池混合动力系统总线电压对电机转矩及效率的影响

点对电机效率影响的衡量指标

i=1 图12给出了400 V总线电压下的电机效率图, 并画出了标准城市工况中对电机总效率影响最大的前 80%工作点的分布,即粗线所围的区域。虚线框的意 义与图6一样,为电机效率受总线电压影响较小的区 域。从中可以看到,在城市工况下,对经济性影响最 大的点大部分分布于受总线电压影响较小的区域。所 以在城市公交工况中,一般情况下的电机效率分析可 以忽略总线电压的影响。此外在城市公交工况中,对 电机总效率影响最大的工况点主要集中于高效率区域 (>83%),表明该电机适合城市公交工况。

当电机动态加载时,实际转矩与目标转矩有延 时,在整个公交工况中,该延时的平均值为0·5 s。

5　结论

逆变器驱动三相异步感应电机的效率及转矩特性 本质上由电机控制器的控制算法决定,此处仅通过试 验初步研究了总线电压对三相异步感应电机总成的效 率及转矩特性的影响。

(1)所研究的电机在3 000 r/min、250 N·m附近 达到最高效率,为89·5%。燃料电池混合动力总线 电压对电机效率的影响主要集中转矩小于100 N·m、 或者转矩大于600 N·m或者转速低于800 r/min的范 围。在城市公交典型工况中,对电机经济性影响最大 的前80%的工作点,主要集中于电机的高效率区域, 受总线电压影响小,一般粗略分析可以忽略总线电压 的影响。

(2)由于电机控制器的保护作用,当总线电压为 455 V左右且电机转速超过3 300 r/min时,输出转矩 小于目标转矩。此时的修正参数β与转速的关系可 以用二次曲线来近似拟合。在实际动态工况中,电机 实际输出转矩相对于整车控制器发出的目标转矩有平 均0·5 s的延时。

(3)燃料电池混合动力总线电压对电机效率、输 出转矩的影响可以用修正参数α、β表示。α是电机 转矩、转速和总线电压的函数,β是电机转速、司机 踏板和总线电压的函数。两者的MAP图可以直接用 于整车能量管理优化算法中,其简化形式可以用于一 般工程分析。

通过上述工作,明确了所研究的逆变器驱动三相 异步感应电机总成的效率及转矩受总线电压波动的影 响情况,为进一步优化燃料电池混合动力的能量管理 和动态控制奠定基础。