陈礼敏[1]2007年在《基于DSP的混合动力汽车用永磁同步电机控制系统》文中研究指明20世纪90年代以来,为了缓解能源和环境对人类生活和社会发展的压力,“准绿色”的混合动力型汽车登上了历史舞台。混合动力汽车既克服了纯电动汽车的续驶里程短、价格昂贵等缺点,又有利于大幅度减少汽油消耗,合理利用电能,调整能源结构,为解决城市污染问题和解决一次能源的短缺开辟了一条新途径。本论文围绕混合动力汽车用永磁同步电机控制系统的一些问题展开了研究,研究内容分为一下几个部分:首先,分析几种常用的电机系统并结合作为混合动力汽车驱动电机的要求,指出以永磁同步电机作为混合动力汽车驱动电机的优势。其次,根据永磁同步电机常用的控制方法和混合动力汽车电源的限制因素以及对大转矩的需求,确定在电机低速工作时采用最大转矩/电流比控制策略,高速工作时采用弱磁控制策略,并给给出了这两种控制方式下电流与转矩的关系公式。提出最大功率弱磁控制策略并给出永磁同步电机在全速范围内的电流控制策略。最后,对电机控制方法进行了Matlab/Simulink的初步仿真,得出了该控制方式下系统的阶跃响应曲线和转矩特性曲线。最后还给出了具体的硬件电路设计及实现形式,给出了具体的实际的调试结果,从结果可以看出,本控制系统的设计是符合要求的。
魏冰[2]2017年在《电动汽车用永磁同步电机控制系统的研究与实现》文中研究指明本文依托国家自然科学基金项目“电动汽车用多相电机驱动控制系统故障诊断及容错控制研究(编号:61603263)”和辽宁省教育厅科学研究一般项目“电动汽车用六相永磁电机驱动系统故障诊断方法研究(LGD2016030)”,研究了电动汽车用永磁同步电机控制系统的关键技术。主要研究了永磁同步电机的矢量控制,恒转矩区最大转矩/电流比控制,恒功率区弱磁控制,实现了电机宽范围高速稳定运行。在工程实践的基础上,对电动汽车电机驱动控制器的保护策略和整车逻辑相关功能等问题深入分析研究。主要工作体现在以下几个方面:本文以内置式永磁同步电机作为驱动电机。采用空间矢量脉宽调制(SVPWM)技术,在电动汽车电池电压限制的前提下,实现电池利用率的最大化;采用最大转矩/电流比(MTPA)控制交轴和直轴电流的最优组合,使定子电流最小,达到系统效率的最优化。为满足电动汽车对电机驱动系统宽调速范围的要求,设计了弱磁控制算法,提高了电机运行速度范围。为了验证所设计的控制策略的有效性,运用Matlab/Simulink仿真软件搭建了基于转子磁场定向的永磁同步电机矢量控制系统,对控制系统进行仿真研究并对结果进行分析。为解决高速时转子初始位置的精度不足的问题,采用对称法来检测转子初始位置,通过四次测得的转子绝对位置,对结果取平均值,从而提高了初始位置检测的精度。采用模块化的设计思路,对电机驱动控制器的保护策略和整车逻辑相关功能进行深入研究。从温度故障检测和硬件故障检测两个方面,对电机温度,叁相桥臂温度,板间温度以及控制器温度,母线电压欠压过压保护,叁相电流保护,逆变回路上电自检测等方面进行故障检测和动作分析,从而保证控制系统安全可靠运行。在整车控制上,对防滑坡、误挂档、定速巡航和能量回馈等功能进行设计研究,提高了驱动控制系统的性能。为了验证本课题所提出的控制策略的可行性,开发出了一套基于英飞凌公司的32位高性能汽车级微处理芯片TriCore1782的峰值功率为50kW、峰值转速为7000r min、峰值转矩为160N.m的电动汽车用永磁同步电机驱动控制系统。通过Tasking编程环境,采用模块化的设计思路对软件进行了详细研究,设计了主要子模块的控制流程图以及接口函数。最后,基于实验平台完成了恒速加载实验、初始定位验证实验和整车路面实验,验证了本文控制系统所设计方案的有效性。
黄文卿[3]2014年在《混合动力车用永磁同步电机控制参数估计与控制策略研究》文中进行了进一步梳理新能源汽车是当前汽车技术的发展方向，混合动力汽车是新能源汽车的一种重要形式，内置式永磁同步电机（IPMSM）因具有效率高、功率密度大、恒功率范围宽等优势而成为混合动力汽车的首选电机。优异的驱动电机特性是实现混合动力汽车整车性能匹配优化的重要保证，混合动力汽车对电机驱动特性提出了准确、高效、快速和高可靠性的控制要求。由于车用电机工作环境恶劣，负载突变大，且内置式永磁同步电机的参数易受温度、磁饱和等因素的影响，使得驱动电机的控制参数变化大且规律复杂，给准确高效的控制带来一定困难。本文针对混合动力汽车的驱动电机控制需求，对内置式永磁同步电机驱动系统的参数估计、弱磁控制、绝缘栅双极型晶体管（IGBT）保护和开路故障诊断进行了研究。首先，建立了IPMSM和电机损耗的数学模型，对电机控制器电流信号的采集电路进行了建模分析，并依据电流采集的相移规律提出了结合反电势比较和基于电流采集相移特性的零转矩判定旋变零位置标定策略。为了提高电流的响应速度和抑制电流调节器的积分饱和效应，设计了前馈解耦和去饱和电流调节器。采用基于模糊逻辑的电流PI调节器自校正控制实现了在不同工况下电流调节器的参数自适应调节。其次，针对电机的精确高效控制，本文提出了采用离线测量值和在线参数估计相结合的变参数最大转矩比电流（MTPA）控制策略。其中，电机的损耗参数采用稳态离线测量值、d轴电感采用实验数据曲线拟合的方式作为已知参数，在线参数估计算法分别为基于电流调节积分环节的磁链估计算法和基于功率闭环的L（d-q轴电感差值）估计算法。基于电流调节器积分环节的磁链估计算法能够很好地跟随工况变化，而基于功率闭环的L估计算法在实现参数估计的同时还实现了电机的精确控制。基于离线已知参数和在线估计参数，采用变参数MTPA算法实现了电机的高效控制。在MATLAB/SIMULINK中建立内置式永磁同步电机的控制模型，并对提出的策略进行了仿真分析，通过仿真和实验验证了算法的有效性。再次，针对电机的快速响应控制，本文提出了基于过调制电流补偿的快速响应弱磁控制策略。将传统外电压环弱磁控制与过调制算法有机结合，使得电机在弱磁稳态工况不采用过调制，而是运行于最大线性调制，在减少过调制所带来的电流和转矩谐波的同时，提高了系统的运行效率；在瞬态工况下，基于q轴电压饱和效应的过调制弱磁电流的引入，满足了瞬态工况下响应速度快的需求。对控制策略进行了仿真和实验验证，证明了在弱磁工况下，控制策略的输出电压能够基本维持在最大线性调制区域，在提高系统运行效率的同时，达到了弱磁区域15ms的最大转矩响应速度。最后，针对IGBT的保护和故障问题，提出了基于叁相电流偏差和变参数移动平均法的控制器开路故障诊断算法。算法采用实际叁相电流值与参考叁相电流值差值在一周期内的平均值作为诊断变量，采用归一化方法（归一化参考值为d-q轴电流幅值的平均值）和变参数移动平均法实现了在不同转速下的周期平均问题，对算法的响应速度和负载突变等工况进行了仿真分析和实验验证，证明了所提出算法响应速度小于半个电周期的诊断效果。设计了电机控制系统的软硬件系统和基础调试平台，并搭建了电机测试和混合动力测试实验台架。在此基础上，对电机的转矩控制精度和驱动系统的总体效率进行了测量，测试了电机弱磁工况下混合动力系统换档调速过程，证明了本文所提算法的有效性。
符荣[4]2015年在《电动客车永磁同步电机设计与参数研究》文中认为为缓解能源短缺与环境污染问题,纯电动汽车已成为当今汽车产业的一个重要发展方向。作为纯电动汽车核心动力来源的特殊牵引电机,内置式永磁同步电机(Interior Permanent Magnet Synchronous Motor,IPMSM),以体积小、重量轻、高效率、高功率密度、高转矩电流比以及弱磁范围宽等优点,成为牵引电机研究领域的热点。但实际牵引用大功率内置式永磁同步电机的控制,是一个小分母电机参数的控制问题,微小的参数差异将直接影响到牵引用大功率内置式永磁同步电机的控制精度。驱动电机本体研究难点在于实际牵引用大功率内置式永磁同步电机输出性能、设计、参数的精确定量化研究,而精确定量化研究的核心是电动客车永磁同步电机设计与参数准确计算。本文从车辆动力特性需求与不同运行区域下的控制性能要求出发,以纯电动城市客车为研究背景,对牵引用大功率内置式永磁同步电机性能参数匹配设计、电机参数对控制性能的影响机理、结构参数的合理设计方法、满足驱动要求的牵引电机设计、核心控制参数的计算方法与实验方法、系统实验等关键问题进行了深入研究。论文的主要研究工作与成果如下:1.纯电动汽车驱动用IPMSM的输出特性与传统燃油汽车内燃机的输出特性有很大区别,而纯电动汽车整车性能的优劣不仅取决于组成汽车各个核心部件的性能,更大程度上则是取决于各部件之间的协调与配合。本文从汽车动力学特性角度出发,建立纯电动汽车动力特性评价指标以及驱动电机关键性能参数约束模型,提出了一种电动汽车驱动用内置式永磁同步电机性能参数匹配设计方法,为后续满足特定纯电动汽车牵引要求的驱动用IPMSM设计奠定了基础,也为纯电动汽车整车动力参数匹配及整车性能优化设计提供了重要前提。2.针对牵引用大功率内置式永磁同步电机参数变化对控制输出特性影响较大的问题,本文采用标幺值定义下的基波矢量法,对不同控制策略下牵引用内置式永磁同步电机设计参数对电机控制特性的影响机理进行了深入分析,提出了一种增大交轴电感参数的牵引用内置式永磁同步电机设计方法。该方法既能满足纯电动客车对低速区大转矩输出要求,又能满足对高速区宽弱磁范围的要求,为满足特定牵引要求的纯电动客车驱动用大功率内置式永磁同步电机转子结构优化设计奠定了理论基础。3.针对车辆牵引用永磁同步电机的设计方法与普通定频正弦波非调速用永磁同步电机的设计方法之间存在显着差异的问题,本文系统分析了纯电动汽车牵引用永磁同步电机各种特殊要求与设计原则,在性能参数匹配设计与车辆布置空间约束等基础上,提出了以满足牵引电机最大转矩密度的定子裂比解析法,来确定纯电动客车用内置式永磁同步电机定子结构尺寸范围;在此基础上对驱动电机转子磁路结构进行了设计,根据所提出的增大交轴电感参数驱动电机转子结构设计方法,采用有限元方法对驱动电机进行了结构优化设计及性能分析,最终确定了样机结构设计结果与主要参数。通过样机实验验证了所提出驱动电机本体结构设计方法及性能分析方法的准确性。4.本文研究的纯电动客车牵引用大功率内置式永磁同步电机,其转子结构不带笼型阻尼导条,电机本身无自起动能力,导致该结构电机的有限元带载起动计算非常困难,增加了对该结构电机性能预判与不同负载工况下控制参数准确计算的难度。针对以上问题,本文提出了一种确定带负载运行时转子初始位置的方法,该方法通过确定电机功角特性曲线,计算出电机起动时的转子初始位置,实现了样机带载起动的有限元计算,为样机性能预判与直交轴电感参数的准确计算提供了必要前提。5.针对大功率内置式永磁同步电机不同工作点直交轴电感参数的准确计算与实验测试非常困难的问题,本文在系统分析与推导内置式永磁同步电机自感与互感系数的数学模型基础上,对忽略交叉饱和影响的静态有限元法与考虑交叉饱和影响的冻结磁导率法的内在机理进行深入研究,提出采用一种冻结磁导率法来修正样机不同负载运行工况下直交轴电感参数的变化,以满足实际纯电动客车驱动用大功率内置式永磁同步电机控制参数变化的需要。在精确计算样机负载饱和磁场基础上,分别采用两种不同有限元法计算了样机不同负载工作点的直交轴电感参数,并采用静态交流实验法对样机直交轴电感参数进行了实验测量,通过实验测试值与两种有限元计算值的对比分析发现,样机静态实测值与忽略交叉饱和影响的静态有限元计算值吻合较好,而冻结磁导率法的计算结果更接近于样机不同负载点直交轴电感参数值,从而为纯电动汽车IPMSM控制系统实验测试与仿真提供了一种较为准确的直交轴电感参数计算方法。6.本文在基于DSP的样机驱动控制系统方案设计基础上,搭建了样机及其控制系统实验平台,对样机的基本参数、直交轴电感参数、空载及负载工作特性、弱磁性能等核心内容进行实验验证,样机实测值与相关研究方法计算值吻合较好,表明所研制样机性能满足设计指标要求,也验证了本文所提出驱动用IPMSM设计方法与参数计算方法的准确性。
毛亮亮[5]2016年在《电动汽车永磁同步电机电流分段优化控制策略研究》文中研究表明电动汽车用永磁同步电机须满足调速范围宽、转矩输出能力强、可靠性好、运行效率高等要求。对于已设计好的特定电机来说,高效的驱动控制是提高电机及系统运行性能的关键。永磁同步电机可看作一个多变量、非线性、强耦合的复杂系统,根据运行环境参数经常发生改变,对振动及外部干扰较为敏感;驱动控制器也是一个强弱电结合的复杂系统,不仅有大电压、大电流的开关功率器件,也包含小信号输入的处理器及对电磁辐射敏感的集成芯片,并且在汽车等复杂的环境中对密封、防水、防油污及抗震都有较高的要求。近年来大范围严重污染及能源短缺等问题的出现,迫使人们都在新能源汽车方面寻找突破口,因此对于永磁同步电机及其驱动控制系统的研究十分必要。对于内置式永磁转子结构的电机来说,最大转矩电流比控制可以有效地利用电机电感的不对称性所产生的磁阻转矩来提高电机的转矩输出能力。本文阐述了最大转矩电流比控制的核心思想以及实现方法,进而针对该方法在实际使用过程中容易出现的问题加以分析,并提出了相应的改进措施。首先,最大转矩电流比算法是基于电流的高阶、耦合方程,在应用时通常只能采取近似测得几个特定点的方法近似逼近理想方程;对于采用传统的线性调节器调节的控制系统来说,如果控制量不能准确解耦,则无法有效地单独控制,从而影响控制效果;最大转矩电流比轨迹是理想化的轨迹,是在不考虑任何干扰因素的条件下根据电机本体的设计而形成的曲线,实际运行时常常会由于各种干扰导致轨迹不准确,因此难以保证电机高效率的运行品质,造成浪费。本文提出了一种准线性解耦的方法,利用一个中间变量将电机电流部分解耦,对于改善调节器性能有很大帮助;在分析传统算法抗干扰能力的基础上提出了一种基于最小值寻找的动态实现方法,将干扰视为整体,实时寻找转矩比电流最小的点,有利于改善系统的动态性能;将调节器进行了简化设计,提高电流的调节品质。电动汽车用电机常常被要求能够长时间高速行驶,这就要求电机能在较宽的转速范围内稳定运行。弱磁控制是提高永磁同步电机转速的有效方法,采用控制可以保证电机在具有一定带负载能力的基础上使电机转速逐渐升高。本文在传统弱磁区的电流轨迹控制方法的基础上,提出了将最大转矩电流比控制扩展至部分弱磁区的算法,可以提高电机在弱磁区的功率密度;针对高速区经常出现的调节器饱和问题,加入了电压指令调节算法来实时调节电压指令避免超过矢量范围时处理器无法识别而导致的错误;在深度弱磁区加入了过调制算法来最大限度地利用直流电压,进一步提高电机转速;另外,文中还分析了电机饱和失控时电流轨迹的如何移动的问题,阐述了导致调节器饱和的原因并给出了相应的解决办法。本文针对永磁同步电机在全速范围内的电流控制策略进行了仿真研究,搭建了相关仿真模型,结果正确的前提下又搭建了系统实验平台,并进行了台架实验验证。结果表明所提出算法对于电机电流的控制效果可以达到预期目标,能够在负载持续变化时始终控制电机电流在最优轨迹运行,具有较好的稳态特性和动态跟踪性能,保证电压利用率最大的同时,可以有效地减少调节器饱和导致的失控现象,确保电机在整个转速范围内高效、稳定运行。所提出的方法可移植性强,且又经过实验验证,具有理论与工程实践意义。
贾兴旺[6]2012年在《车用永磁同步电机驱动系统控制策略研究》文中提出发展电动汽车是解决我国汽车工业面临的石油资源短缺和环境污染问题的有效途径。为了满足电动汽车对其驱动电机的要求，解决电动汽车应用中的电驱动关键技术，本文以具有高功率密度的永磁同步电机作为研究对象，围绕其驱动系统的控制策略进行了深入研究。首先，在建立永磁同步电机数学模型的基础上，本文从提高电动汽车的启动、爬坡、负荷能力出发，研究了永磁同步电机恒转矩区单位电流最大转矩（MTPA）控制策略，最大限度地利用磁阻转矩，提高了电机的转矩输出能力。从电动汽车超车及高速行驶的需要出发，设计了一种考虑电压饱和的新型弱磁控制算法来进行恒功率区的弱磁扩速。该算法根据SVPWM的过调制原理，利用控制器输入与输出电压的差值对d轴电流进行调节，有效抑制了电流控制器的电压饱和，提高了系统的动态响应能力，同时使得恒转矩区的MTPA控制和恒功率区的弱磁控制能够简单快速地进行平滑过渡，实现了永磁同步电机全速度运行范围的优化控制。然后，为了进一步提高驱动系统在复杂行车工况下对电机参数变化和外界干扰的抗扰能力，将具有良好鲁棒性的滑模变结构控制应用于驱动系统控制策略中，以削弱滑模控制的固有抖振为目的，对趋近律进行了改进，使驱动系统的动静态性能大大提高。最后，本文建立了永磁同步电机驱动系统实验平台，对一台小功率永磁同步电机进行了实验，并对调试过程和实验结果进行了分析。
袁庆伟[7]2017年在《基于定子磁链控制的IPMSM驱动系统研究》文中指出永磁同步电机由于具有高功率密度、高功率因数、结构简单、体积小、可靠性高、便于维护等优点,被广泛应用在风力发电、新能源汽车、数控机床以及航空航天等领域。永磁电机作为相关应用领域的执行元件,其驱动系统的好坏,直接影响着整套设备的整体性能。因此,本文选择永磁同步电机驱动系统作为研究的重点。鉴于在永磁同步电机中凸极机比隐极机具有更高的转矩电流比、更宽的调速范围和更强的弱磁控制能力,且现有文献对隐极式永磁同步电机控制策略的研究也比较详细,而凸极机由于其dq轴电感值不相等,导致有关控制策略的开发难度相对比较大,因此本文以凸极式永磁同步电机(Interior Permanent Magnet Synchronous Motor,IPMSM)为主要研究对象,尝试利用新提出的定子磁链控制方案来获得较高的转矩响应速度和较低的转矩脉动输出。在定子磁链控制方案中,由于直接使用空间电压矢量调制算法(Space Vector Pulse Width Modulation,SVPWM)来合成参考电压矢量,使得驱动系统附带很高的共模电压输出。为此,本文通过使用修正PWM调制算法来减小驱动系统输出的共模电压,避免电机转轴轴承的过早损坏,进而提高IPMSM的可靠性。另外,鉴于IPMSM驱动系统中功率开关管是一个容易发生故障的薄弱环节,为使IPMSM驱动系统具有一定的容错运行能力,针对逆变器的单相桥臂故障,本文选择叁相四开关逆变器作为驱动器故障后的容错运行拓扑,并将定子磁链控制引入到IPMSM驱动系统的容错运行控制当中。首先,推导了基于凸极式永磁同步电机的定子磁链关于时间的微分方程,分别建立了凸极机在静止坐标系下和旋转坐标下以定子磁链为状态变量的状态空间模型。提出了一种基于定子磁链控制的直接转矩控制方案,并分别在旋转坐标系下和静止坐标系下实施。在该方案中,首先分析了定转子磁链矢量之间的位置关系,并将系统的速度外环输出作为转矩角的期望值,进而计算出下一时刻定子磁链矢量的期望值;其次,构建无差拍全阶状态观测器,实现对定子磁链的闭环观测;通过设计状态反馈增益矩阵将系统的闭环极点放置在z平面的正实轴上,并预留一个参数来改变闭环系统的极点位置,调节系统的性能;最后,根据系统的定子磁链误差矢量和所选择的状态反馈增益矩阵来计算参考电压矢量,并将其送入SVPWM模块中。该方案与传统的PI+SVMDTC控制方案相比,移去了转矩环,只通过定子磁链环来控制系统的转矩输出,因而具有更快的转矩响应速度;同时直接以电机内部的定子磁链为控制目标,系统输出的谐波含量更低。实验结果验证了所提控制方案的有效性和优越性。其次,为避免定子磁链控制方案中因采用SVPWM调制方式所产生的共模电压对电机转轴轴承造成的电腐蚀,本文利用AZPSWM1调制算法和NSPWM调制算法来降低驱动器输出的共模电压幅值。鉴于在逆变器正常运行过程中死区时间是必不可少的,本文分别分析了死区条件下,采用AZSPWM1和NSPWM调制算法的逆变器的共模电压输出情况,分析了共模电压抑制算法失效时所需满足的负载功率因数条件和参考电压矢量所处的扇区位置。随后,本文通过限制有关电压矢量的最小作用时间来消除驱动器输出的共模电压尖峰,并分析了此最小作用时间对AZSPWM1和NSPWM适用调制范围的影响。最后,将修正后的AZSPWM1和NSPWM相结合组成混合调制模式,实现了在全功率因数条件下宽调制范围内对共模电压的有效抑制;并将此混合调制算法应用在定子磁链控制系统中。实验结果验证了本文所提出的共模电压抑制算法的有效性。最后,为使驱动器具有一定的容错运行能力,针对驱动器的单相桥臂故障,本文选择叁相四开关逆变器作为其故障后的容错运行拓扑。首先,分别介绍了针对不同故障相的叁相四开关逆变器的基本特点,设计了相应的无扇区SVPWM调制算法。其次,针对逆变器A相故障,分析了直流母线中性点电压基波分量与定子电流β轴分量之间的关系,基于此关系设计了一个简单算法来替代二阶低通滤波器从直流母线中性点电压中提取直流偏置,并通过PI控制器构成闭环回路实现对直流母线中性点电压中直流偏置的有效抑制。随后,分别针对B相故障和C相故障,修正了上述中性点电压控制方案。再次,针对叁相四开关逆变器低频段线性调制范围比较小的问题,本文在分析了逆变器最大线性调制度与负载功率因数之间的关系后,提出了一种在不改变直流母线现有条件的前提下增大逆变器低频段线性调制范围的控制方案,并通过实验验证了该方案的有效性。最后,将定子磁链控制方案引入到基于叁相四开关逆变器的IPMSM驱动系统中,并进行了实验验证。
梁振鸿[8]2002年在《PWM过调制技术在电动汽车用永磁同步电机控制中的应用》文中研究指明电动汽车驱动系统中，逆变器输出电压受到直流母线电压限制这一问题将影响永磁同步电机弱磁区(恒功率区)的转矩和功率输出。本文研究了永磁同步电机矢量控制系统，通过在控制系统中增加电压闭环控制环节，控制电机定子电流相位，实现电机的弱磁运行。以提高直流母线电压利用率为目标，分析了多种SVPWM过调制策略，提出以电压零矢量作用时间T_0判断过调制起始点的过调制算法。该算法控制简单、易于实现，可以完全由控制软件实现。将过调制控制策略应用于永磁同步电机矢量控制系统中，提高了电机在弱磁运行区域的定子电压、输出转矩和功率，扩展了电机的稳态弱磁运行区，并对过调制引入的谐波进行了分析。本文论述的过调制算法，能有效消除过调制引起的逆变器输出电压控制规律非线性的影响，在过调制方式l区能有效抑制谐波分量。电机试验和计算机仿真证实了本文采用的永磁同步电机弱磁控制策略以及过调制算法的正确性。
罗斌[9]2017年在《电动汽车用永磁同步电机驱动控制系统的设计与实现》文中认为因汽车发展所带来的环境及能源问题日益突出,各国政府正在大力扶持新能源汽车的发展,数十年前出现的电动汽车再次引起广泛关注。电动汽车节能环保,性能优势,加上我国丰富的永磁体材料储量,使永磁体同步电机成为我国电动汽车驱动电机的主要应用方向。本文以内置式永磁同步电机为研究对象,对电动汽车用永磁同步电机驱动控制系统相关策略展开深入研究。本文首先介绍了本课题研究背景与意义,对比了电动汽车车用电机,综合考虑选用内置式永磁同步电机作为本文研究对象。介绍了永磁同步电机主流控制方法,分析了内置式永磁同步电机的数学模型及坐标变换,为电动汽车驱动电机的控制方法研究提供了理论依据。对永磁同步电机驱动控制系统的研究就是对电机控制技术的研究。本文在车用永磁同步电机驱动控制系统中采用矢量控制技术,该技术环节包含两个部分即电机在额定转速以下和电机在额定转速以上,在这两部分中需要采取不同的控制策略。本文提出了改进的矢量控制策略,在额定转速以下采用最大转矩电流比控制;同时提出了 一种基于电压反馈的MTPA弱磁控制方案,在额定转速以上采取此种策略,该控制方法对参数具有较强的鲁棒性。电机是否进入弱磁区域的判断环节通过期望的定子电压幅值与逆变器允许值进行比较来判断,经过仿真和实验验证了本文所采用的矢量控制策略能够达到较好的控制性能。最后,对电动汽车驱动系统的硬件设计与软件控制流程图进行了详细介绍,搭建了以TMS320F28335为主控芯片的实验平台,然后对电机驱动系统进行了不同工况下的调速实验。本文所提控制方法在实验中得到了验证,具备合理性及有效性。
费德成[10]2008年在《HEV用永磁同步电机优化设计与系统性能分析》文中提出本文围绕混联式混合动力电动汽车(HEV)用永磁同步电机优化设计与系统性能分析展开。首先,阐述了HEV的研究背景和研究意义,讨论了国内外HEV发展现状与趋势,介绍了目前电动汽车的主要类型,选择研究混联式结构HEV,分析了HEV的几个方面的主要技术的发展现状,包括电池及电池管理系统、双向大功率DC/DC变换器拓扑技术与控制、电机及其驱动控制、多能源控制策略与整车管理以及HEV的仿真技术。详细介绍了HEV用永磁同步电动机转子结构、弱磁控制以及无位置传感器控制叁方面的发展现状。通过分析各种电机性能以及永磁同步电机的发展现状,为混联式HEV选择了两台内置式永磁同步电机MG1和MG2。接着,在Prius混联结构HEV发电机单向功率流动基础上提出了复合式混联结构HEV,特点是两台永磁同步电机均参与电动发电能量功率双向流动,工作模式更多,效率进一步提高。通过分析复合式混联式结构HEV能量双向流动的各种运行工况对两台内置式混合结构永磁同步电动机MG1和MG2的要求,借助ANSOFT软件对所选用的两台内置式混合结构永磁同步电动机MG1和MG2进行初始参数计算和重要参数的优化分析,并对起动、助动、发电和纯电动运行等10多种运行工况进行瞬态仿真分析,仿真结果满足了各种运行工况要求,其中制动能量回收效率达到了39%。其次,分析内置式永磁同步电机输入输出量与电机转子位置量之间关系,在快速、准确和容易测量的选择原则基础上选择了包括电机转子静止状态下的电瞬态在内的瞬态反电势数据来确定电机转子位置。通过分析不同状态反电势与发电电动时转速和位置关系,首次提出了叁个反电势之间的归一化方法,归一化后数据与反电势大小无关,从而突破了低速反电势小误差大的难题,根据反电势数据周期性创造性地提出了数据的复合可逆条件,很好地实现了静止、机械运动、电动和发电状态下位置的精确判断,实现了简单方便和快速的无位置以及速度传感器控制。同时为了克服永磁同步电机高速弱磁效率低的问题,借助于ANSOFT软件电机设计和瞬态分析工具,从结构设计以及性能分析方面提出了电动时升压和低速强磁控制相结合的控制思想,基本实现了永磁同步电机高速不需弱磁的大范围高效率的运行。再次,详细介绍了DC/DC变换器的拓扑结构,分析了Boost模式和Buck模式下电感L和电容C电气参数以及占空比D和开关频率f控制参数对非隔离式DC/DC变换器输出特性影响,分析了电压SPWM控制、空间电压矢量PWM(SVPWM)控制以及电流跟踪PWM控制叁种常见的逆变器PWM控制方法的特点,分析了电流跟踪控制开关频率特性与电压和滞环宽度的关系,为电机的控制器设计包括元器件的选择和软件控制算法提供了理论依据,并对所设计的高性能电流跟踪逆变器进行了测试实验研究,跟踪效果良好。最后,主要介绍了Advisor电动汽车仿真软件参数的设置,仿真模块模型的数学描述和模块的建立以及对仿真软件的介绍,最后在Advisor的Prius混联式的基础上进行适合本文设计的复合式混联结构的二次开发,给出了整车模型、发电机、电动机以及复合电源模块。仿真工况很好地验证了控制策略的可行性。分析结果显示百公里油耗和排放满足了整车开发的性能要求目标,与相应结构的传统汽车相比大大提高了节能与环保性能。
参考文献：
[1]. 基于DSP的混合动力汽车用永磁同步电机控制系统[D]. 陈礼敏. 武汉科技大学. 2007
[2]. 电动汽车用永磁同步电机控制系统的研究与实现[D]. 魏冰. 沈阳工业大学. 2017
[3]. 混合动力车用永磁同步电机控制参数估计与控制策略研究[D]. 黄文卿. 北京理工大学. 2014
[4]. 电动客车永磁同步电机设计与参数研究[D]. 符荣. 西北工业大学. 2015
[5]. 电动汽车永磁同步电机电流分段优化控制策略研究[D]. 毛亮亮. 哈尔滨理工大学. 2016
[6]. 车用永磁同步电机驱动系统控制策略研究[D]. 贾兴旺. 华北电力大学. 2012
[7]. 基于定子磁链控制的IPMSM驱动系统研究[D]. 袁庆伟. 浙江大学. 2017
[8]. PWM过调制技术在电动汽车用永磁同步电机控制中的应用[D]. 梁振鸿. 中国科学院研究生院（电工研究所）. 2002
[9]. 电动汽车用永磁同步电机驱动控制系统的设计与实现[D]. 罗斌. 湖南大学. 2017
[10]. HEV用永磁同步电机优化设计与系统性能分析[D]. 费德成. 江苏大学. 2008
标签：电力工业论文; 电动汽车论文; 永磁同步电机论文; 同步电机论文; 新能源汽车论文; 电机控制与应用论文; 电机控制器论文; 永磁发电机论文; 电机论文; 定子和转子论文; 永磁电动机论文; 调制信号论文; 计算电流论文; 新能源论文; 起动转矩论文; pwm论文; 磁链论文; pwm技术论文; pwm信号论文;