SiC器件电流源型电动汽车永磁同步电机驱动系统及其控制

基本信息
批准号:61873065
项目类别:面上项目
资助金额:16.00
负责人:王政
学科分类:
依托单位:东南大学
批准年份:2018
结题年份:2019
起止时间:2019-01-01 - 2019-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:肖华锋,阳辉,张玥,王学庆,刘鹏程,游帅,李昊旻,宋秋晓,关蕾
关键词:
脉宽调制电机驱动效率优化容错控制矢量控制
结项摘要

The SiC based devices offer advantages of wide energy gap, high breakdown electric field, high thermal conductivity, low on-resistance, and fast switching speed. Thus, they will become the dominating technology of power conversion for next generation of electric vehicles. So, the SiC devices based current-source-converters fed permanent-magnet synchronous motor drives are proposed for electric vehicles in this project. By combining advantages of current-source-converters and SiC devices, the proposed schemes aims to solve the technical challenges of large du/dt, severe electromagnetic interference, difficult protection of short-circuit faults, and relative low reliability of DC link capacitors in traditional voltage-source-converters with SiC devices . In this project, comprehensive and in-depth study will be taken from the aspects of topologies and control schemes for Si devices based current-source-converters, including circuit design, zero-voltage-switching circuits and operation, high-reliability topology and fault diagnosis, analysis as well as tolerant operation. After mastering the basic working principles, and design and analyzing methods, the work in project tries to achieve innovation in both theories and techniques. It is possible for this project to break through the limits in power density, efficiency and reliability of electric drive systems in current electric vehicles, and thus provide a promising and distinct technical route of electric drives for next generation of electric vehicles in our country.

SiC器件具有能带隙宽、击穿电压高、热传导能力强、导通电阻小、开关速度高的优点,有望成为下一代电动汽车变流器的主导技术。为此,本项目提出研究SiC器件电流源型电动汽车永磁同步电机驱动系统,旨在通过电流源型电路拓扑和SiC器件特性的有机结合,有效解决SiC器件应用于传统电压源型变流器du/dt大、电磁干扰严重、短路电流保护困难、母线电容可靠性较低的技术问题。本项目将从拓扑结构和控制策略两个方面展开综合而深入的研究,包括SiC器件电流源型永磁同步电机驱动系统结构设计、零电压开关电路与运行、高可靠拓扑及故障诊断与容错控制几个部分。在全面掌握该电机驱动系统基本工作原理、设计与分析方法等关键技术的基础上,取得理论与技术创新,可望突破现有电动汽车电机驱动系统功率密度、效率、可靠性的运行极限,为我国下一代电动汽车电机驱动系统发展探索出一条切实可行、特色鲜明的技术路线。

项目摘要

本项目提出研究SiC器件电流源型电动汽车永磁同步电机驱动系统,旨在通过电流源型电路拓扑和SiC器件特性的有机结合,有效解决SiC器件应用于传统电压源型变流器du/dt大、电磁干扰严重、短路电流保护困难、母线电容可靠性较低的技术问题。本项目已完成的主要研究内容包括:SiC器件零电压开关电流源型永磁同步电机驱动电路设计与运行机理分析,分别提出了串联型零电压开关电流源型永磁同步电机驱动及控制、并联型零电压开关电流源型永磁同步电机驱动及控制、单级式电流源型永磁同步电机驱动控制策略;高可靠电流源型双三相永磁同步电机驱动协同优化调制及容错控制策略。本项目实现了电流源型电机驱动的零电压开关,因此减小了开关损耗,提升了系统效率;避免了零电流矢量产生的过大共模电压问题;不仅减小了器件du/dt,减小电磁干扰,而且可有效抑制电路器件开路故障造成的过电压问题;有效减小了器件开路故障时的转矩脉动和直流母线电流纹波。搭建了SiC器件串联型和并联型零电压开关电流源型永磁同步电机驱动以及双三相电流源型永磁同步电机驱动实验装置,对该项目提出的电路和控制方法进行实验验证,证明了有效性。. 本项目共发表论文7篇,其中5篇SCI论文,国际会议EI论文2篇,申请发明专利5项,培养博士研究生2人(在读)、硕士研究生4人(在读),赴美国肯塔基大学学术交流,参加了ECCE、IECON国际学术会议。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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