PLECS应用范例(53): 功率分流混合动力汽车系统(Power Split Hybrid Vehi...
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本演示展示了一个锂离子电池供电的串并联混合动力汽车系统的应用。系统通过一个双向直流/直流变换器，将电池连接至直流母线，实现电气与机械的耦合。直流/直流变换器与控制器的配置与PLECS演示模型库中的“增压电机驱动Boosted Motor Drive”一致。电池建模采用基于电阻的电气模型，用户可从电池数据表中获取信息，表示在充电和放电时的电流和电压特性。此模型仅使用R模型，结合电池充满电时的电压、指数区结束时的电压与电荷以及标称区结束时的电压与电荷，即可从数据表中导出。演示模型“基于查找表的锂离子电池模型 Look-up Table Based Lithium-Ion Battery Model”提供了锂离子电池的具体演示模型。
串并联混合动力系统包含两台永磁同步电机（MG1和MG2），逆变器以及相关控制装置。MG1和MG2的直流侧与直流母线相连，MG2作为辅助发动机使用，尤其是在加速过程中。MG1具备电机和发电机双重功能。系统控制器由外部速度回路和内部电流回路构成，用于调节转子速度至所需水平。外部速度回路生成扭矩设定点，这些设定点被转换为dq电流设定点。数字同步帧稳压器用于控制每个MG系统中的电流。
行星齿轮组（PGS）将发动机与MG2机械耦合，该模块具备三个机械端口，连接太阳齿轮、环形齿轮和托架齿轮。PLECS PGS模块内部结构包含环形行星齿轮和太阳行星齿轮，允许用户引入非理想性，以观察其对系统的影响。MG2通过行星齿轮组与发动机耦合，齿轮配置允许发动机和MG2为车轮提供驱动扭矩，同时控制MG1以保持发动机转速在所需水平。齿圈连接至MG2的转子轴与车轮，发动机连接至托架轴，与MG1连接至太阳齿轮。这种配置允许发动机和MG2共同为车轮提供驱动扭矩，同时控制MG1以维持发动机转速。
系统采用1D查找表表示发动机运行在最小化制动比油耗（BSFC）状态，发动机数据来源于特定图示。在模拟中，MG2用于加速车轮至所需速度，而MG1最初通过调节发动机转速至约125 rad/s（1200 rpm）来提供动力。在70毫秒后，理想情况下，发动机转速增加至约188 rad/s（1800 rpm），同时保持相同车轮转速。在120 ms后，发动机保持在1800 rpm，同时车轮转速增加。此过程中，MG1、MG2和发动机的电机扭矩与速度变化情况被记录，并在图4中呈现。能量从系统提取并存储至电池中，以保持直流母线电压在500 V。直流母线电压变化情况在图5中展示。发动机扭矩-速度工作点在图6中表示，表明了在模拟中实现最小化BSFC的操作。发动机在850 rpm以下未参与运行。
