谭徽[1]2000年在《应用于两轮电动车辆的永磁无刷直流电机的研究》文中进行了进一步梳理为解决城市交通带来的污染，大力发展和推广电动车辆以逐步取代传统的内燃机车已成为发展现代城市交通的共识，其广阔前景为电机工业带来了新的应用增长点。这一类系统中运动控制的研究目前在国内外正处于逐步深入的过程。电动车辆对驱动系统的运行效率、转矩输出能力以及转速运行范围等方面均有着很高要求。永磁无刷直流电动机由于高效、高功率密度及良好的转矩控制特性，在电动车辆驱动应用中具有独特的优势。因而结合电动车辆的特性进一步研究永磁无刷直流电机及其控制系统，提高其运行性能，具有很大的实际应用价值。 对驱动性能要求的提高以及控制方法的不断进步促使电机设计及其控制日益紧密地结合起来。永磁无刷直流电机机电一体化的特点更要求从系统的角度将电机本体设计和驱动控制方法综合考虑。因此，本文结合永磁无刷直流电机在电动自行车、电力助动车以及电动摩托车等小型电动车辆中的应用，着重进行了电机的设计模型和驱动控制两方面的研究。 从设计的角度出发，本文研究了永磁无刷直流电机场路耦合的时步法有限元模型。这一模型将电机电磁场的有限元计算方法从传统的静态场和正弦稳态场扩展到了非正弦的时域。静态场和正弦稳态场模型需要以电流作为已知量，而场路耦合的时步法有限元模型则以电压作为输入量，转子可以转动，与火多数电机的实际运行状态更加吻合，为电机的动态运行性能的2000年上海大学博士学位论文计算分析提供了有力工具。逆变器供电状态下，绕组为星形无中点联接的永磁无刷直流电机常常给场路祸合模型的求解带来极大的困难。本文对此提出了良好的解决方法，使得适用于绕组为星形有中点联接的计算方法可以很方便地扩展应用于星形无中点联接的情况。 对永磁无刷直流电机控制特性的研究分为电动运行和制动运行两个部分进行。在电动运行方面，首先从转矩控制的角度出发，对永磁无刷直流电机电磁转矩波动抑制方法进行了研究，首次指出了永磁无刷直流电机转矩波动的可抑制范围。然后结合电动车辆应用的特点，研究了功率逆变部分的拓扑结构，提出了滤波电容与逆变器祸合和解祸的概念，并以此为基础，给出了采用单个电流传感器实现转矩闭环控制的方法。其次，根据对电动摩托车和电动自行车的动力特性分析的结果，研究并实现了永磁无刷直流电机的恒功率运行控制方法，指出了分析恒功率运行状态时采用系统仿真分析的重要意义。在制动控制方法的研究中，分析了电动车辆制动控制的特点，并提出可以实现低速运行状态下能量反馈制动的独特的控制方法。 基于以上的研究基础，本文最终研制并实现了智能型电力助动自行车系统。这一助动车辆的特点是可以自动跟踪人力驱动力矩并自动实现实时助力。在这一系统中，本文的独特贡献在于采用电涡流感应原理研制了人力力矩传感器，解决了本系统实现智能化助动的关键问题。
袁志伟[2]2017年在《四轮独立电驱动汽车转向控制策略研究》文中提出多轮独立电驱动汽车由于自身结构与控制方面的特点,使得其相比于一般的单电机驱动式纯电动汽车具备更多的优点,更具有长足的应用和发展前景。关于多轮独立电驱动汽车控制系统相关技术的研究吸引了大批的学者与企业,其中转向控制系统更是成为了研究的热点,且已获得不少成就。电子差速控制系统是电驱动汽车转向控制系统的核心。而常见的电子差速控制系统大都是基于Ackermann-Jeantand转向模型,进行数学关系的推导得出内外侧驱动轮所需转矩值,从而实现内外侧车轮的差速功能。但是这类电子差速控制系统在高速时存在稳定性较差等问题,针对该问题本文设计了四轮独立电驱动汽车转向控制系统,该系统设定车辆的两前轮负责提供行车动力,并且在车辆转弯时实施电子差速功能,设计了直接横摆力偶矩控制系统来提高车辆在高速过弯时的稳定性,并通过两后轮来实现。电子差速控制系统是基于Ackermann-Jeantand转向模型,并结合模糊控制实现,而直接横摆力偶矩控制则利用二自由度车辆模型,结合模糊控制实现。在Matlab/Simulink环境下搭建了电子差速模型、直接横摆力偶矩控制模型及永磁无刷直流电机调速模型。在CarSim平台搭建了四轮独立电驱动汽车的整车模型。基于Matlab/Simulink与CarSim联合仿真平台进行方向盘转角角阶跃输入工况与正弦双移线工况仿真,验证了所设计的四轮独立电驱动汽车转向控制系统在不同车速与不同弯度下均可以很好的实现转向操作,证明了该系统的可行性与有效性。
张力伟[3]2017年在《电动摩托车用永磁无刷直流电机电磁噪声抑制技术的研究》文中认为电机噪声表现是电机评价体系中非常重要的评价指标。我们通过噪声频谱曲线可以轻易区分出电机噪声过大是由于电机结构与控制技术引起的电磁噪声,还是机加工艺或轴承损坏引起的机械振动噪声,还是风扇叶片和气道设计引起的气动噪声。所以,行业中常把电机噪声测试作为电机性能评价的一种快速检测项目。因此,本文对永磁无刷直流电机噪声产生机理和抑制技术进行深入研究,尤其是对电机因控制技术缺陷而引起的转矩脉动等电磁噪声进行了详细分析和计算,进而提出抑制措施和解决办法。首先,本文对电动摩托车用永磁无刷直流电机的结构和原理以及常用的PWM控制技术进行了基本的介绍。并结合目前国家旋转电机噪声测试标准和电动摩托车用电机噪声测试标准进行了电动摩托车用电机噪声测试方法的介绍。同时,对大量电机噪声测试数据进行分析和研究,找出电动摩托车用永磁无刷直流电机噪声产生的机理,并对超标原因进行分析。其次,着重对永磁无刷直流电机PWM控制特性引起的转矩脉动等电磁噪声进行详细的理论分析和测试数据分析,分析换相转矩脉动的产生机理。最后,本文提出了一种新型的控制策略——滞环电流跟踪技术,并将其应用在电动摩托车无刷直流电机控制器上,以达到抑制转矩脉动的目的,从而大大降低电动摩托车用永磁无刷直流电机因转矩脉动而引起的电磁噪声。并通过噪声测试数据对抑制措施的功效进行了验证。通过分析和试验证明,本文所提出滞环电流跟踪技术的应用,可以大大降低因换相转矩脉动造成的电机电磁噪声。
周扬[4]2005年在《基于DSP控制的电动车的两轮驱动研究》文中研究表明两轮驱动电动车表征了一种新颖的电动车(Electric Vehicle,简称EV)发展方向,同步于当今世界电动车研发和产业化的进程,以其理想的控制特性和广泛的应用前景,受到学术和工程界的普遍关注。本文针对两轮驱动电动车的DSP控制系统进行了相关的研究、分析、设计和实验。 首先,论证了样车所使用的轮毂电机(永磁无刷直流电机)在EV领域中应用的工程意义和价值,并对永磁无刷直流电机进行了数学建模和仿真研究。 其次,基于电动车整体控制策略和数字信号处理技术的应用,本文设计了基于DSP的两轮驱动控制系统,实施了以一个DSP2407A芯片分对象控制两个驱动电机的技术方案,并通过配套的软、硬件设计,实现了优异的电动车控制特性和运行性能。 同时,为了实时监测、控制、管理电动车的运行状态,在构造的控制系统中,还设计了基于CAN总线和RS232总线的电动车通信网络系统,且在实验台上试运行,完成了相应的功能测试。 再次,在本文基于DSP所设计的控制系统中,形成了几个关键控制技术的研究点:转子位置检测、相电流检测和能量回馈等。在转子位置检测单元,设计了一种新的转子位置检测方法—综合转子位置检测方法;在相电流检测单元,设计了全桥斩波时的相电流检测方法;在能量回馈单元,提出了带能量回馈的电动车驱动系统的设计方案。 最后,本文基于电磁兼容性原理,研究和探讨了本研究课题硬件制作中PCB电路板和电动车系统级的EMC设计与实践。
张兴宇[5]2008年在《轮毂式电动汽车电子差速系统的研究》文中研究表明由于电动汽车(EV,Electrical Vehicle)是零排放或近零排放的交通工具,随着环保和能源问题日益受到关注,电动汽车呈现加速发展的趋势。电动汽车的发展将使集中考虑能源、环保和交通成为可能。电动轮的结构简单、紧凑、占用空间小、容易实现全轮驱动,使之得到广泛应用。论文以双后轮驱动的电动轮电动汽车为研究对象,对电动轮电动汽车的电力驱动系统和行驶控制系统进行研究。电机控制驱动系统是电动汽车电子差速系统的核心技术,本文对其进行了重点分析研究。通过电机驱动理论的分析,给出了详细的控制硬件电路的设计方案,并确定了对电动汽车前轮单极性、后轮双极性控制的方案。本文对其中涉及到的大量设计问题都进行了详细的分析,例如,电机转速公式和电流与PWM占空比的关系;电机速度反馈的计算;电机的动态方程和传递函数的确定,电机转速闭环控制的PID控制规律,以及数字PID控制方法中使用齐格勒——尼柯尔斯调节律对PID参数的确定。针对驱动电机为永磁无刷直流电机的电动轮电动汽车,建立了汽车直线行驶和转向行驶的两自由度电动汽车模型。以提高电动汽车转向行驶时的操纵稳定性为目标,提出了转向时内外轮能够提供相同地面切向反作用力的控制策略,其中考虑了车轮的防滑控制。利用MATLAB/Simulink软件对其系统进行建模和仿真分析,可以看出,新的电子差速控制算法得到的车体质心偏离角β,瞬时转弯半径ρ都明显优于等转矩分配的传统机械差速控制。因此,保证了更好的车辆操作性能和响应控制特性。并且,每个驱动轮的附着系数利用率高,车辆能够获得更大的加速度或减速度。
李成学[6]2007年在《微型电动汽车驱动控制系统研究》文中研究表明随着石油资源的减少和人们环保意识的提高，电动汽车以其零排放、低噪音和高效率等优点而越来越受到人们的重视。当今世界各大汽车公司都已投入电动汽车的开发，我国也将电动汽车列为重大专项课题，投入大量资金用于电动汽车的研发，全球电动汽车的开发呈现一派欣欣向荣的景象。本文是关于应用于电动汽车的永磁无刷直流电机控制系统的研究，该系统以TI公司生产的电机专用DSP控制芯片TMS320LF2407为核心，组成了一套高性能的控制系统。文中在介绍永磁无刷直流电动机的特点及其控制方法的基础上，结合电力电子技术、微电子技术、专用集成芯片以及控制等理论，研究了电动汽车用永磁无刷直流电动机的运行状态以及控制方式。重点阐述了基于TMS320LF2407 DSP的无刷直流电机速度闭环控制系统的仿真系统设计，给出了系统各组成部分的工作原理及其工作流程。最后，本文在理论分析的基础上进行了相应的试验研究，给出了具体的测试数据与波形等实验结果，从而充分证实了本文所构造的控制系统的可行性和实用性。
王桂姣[7]2009年在《电动汽车轮毂电机驱动系统的运动特性与能量分配》文中认为由于电动汽车(EV,Electrical Vehicle)是零排放或近零排放的交通工具,随着环保和能源问题日益受到关注,电动汽车的研究开发被看作是解决能源和环境问题的一种有效手段。近几十年它又呈现加速发展的趋势。它结构简单、紧凑、占用空间小、容易实现全轮驱动,因此得到广泛应用。在电动汽车诸多电力驱动系统中,轮毂电机驱动系统作为一种新兴的电动汽车驱动形式,正日益成为电动汽车领域的研究重点和研究热点。它直接将电机安装在车轮轮毂中,省略了传统的离合器、变速箱、主减速器及差速器等部件,大大简化了整车结构,提高了传动效率,因而成为未来电动汽车的发展方向。本文以电动场地车为原型,采用外转子式永磁无刷直流电机驱动、两后轮为驱动轮双后轮驱动汽车为研究对象,主要分析了基于轮毂电机的电动汽车驱动系统的性能与控制。首先根据各种不同类型轮毂电机的特点,选择适合的电机类型,并简要分析该电机的工作原理和调速特性。接着建立电动汽车的动力学仿真模型,轮胎采用统一半经验指数模型,这个模型中可以较容易得到纵向、侧向力和滑转率,能较好的与整车和控制系统连接;取X、Y方向位移和横摆角三个自由度以及四个车轮转动建立整车动力学模型;电机采用永磁无刷直流电机模型,较为简单。控制系统的模型分别以转速和转矩两个不同参量为控制变量。由于Simulink是一个功能非常强大的仿真软件,将在Simulink中完成整车的动态仿真,建立各个子系统的模型,最后连接、运行,得出具体的结果并对其进行分析,主要对比分析了以转速和转矩两种参量为控制变量的动力性能、操纵稳定性能以及差速控制效果。本课题将计算机运动仿真技术与现有的研究技术相结合,在使用轮毂电机驱动后,如果选型合适的电机控制方式,采用合理的差速控制方法——转矩型差速控制方式,即使摒弃了离合器、变速箱、主减速器和机械式差速器,车辆也能获得较好的操纵稳定性,减少轮胎磨损,为差速控制技术的完善和电动汽车的进一步改进提供依据。
李春生[8]2003年在《双轮独立驱动电动车驱动系统的研究》文中研究说明本文立足于当前电动车(EV)产业的兴起和发展，针对电动车辆发展的理想车型——双轮独立驱动电动车的驱动系统进行了相关的理论研究和实验验证。首先，本文对所设计的上述EV相关的轮毂式永磁无刷直流电机、EV的车辆动力学特性进行深入的分析。对于轮毂式永磁无刷直流电动机，本文在分析其通用数学模型基础上，根据实际系统采用的具体电机特点建立了简化的数学模型，并据此模型进行了相关的仿真分析和试验研究，得到了电机的实际特性和与驱动控制策略相关的特征描述。在车辆动力学方面，针对双轮独立驱动系统与传统的机械差速器系统的本质区别，对EV系统的动力学特性进行了深入分析。在分析过程中，突出研究本文所设计的EV新结构给车辆操控性能带来的影响和能够得以改进、完善的技术空间；其次，根据上述这两方面的研究，以及双轮独立驱动系统的特点，本文提出了一种针对双轮独立驱动的驱动控制方案。该方案针对车辆运行路面的不同，在滑移率的开环控制和闭环控制之间进行切换，以保证车辆在良好路面上实现良好的动力性能与节能特性，和在特殊路面上的操控稳定性。在对车辆操控稳定性进行论证的同时，还对方案各个环节的节能特性进行了分析，并在方案中设计了能量回馈制动系统。在方案设计、实施过程中，本文最终对各环节和总体系统都进行了仿真和试验验证。
高超[9]2016年在《基于无刷直流电机的电子差速器及其相关问题研究》文中认为差速器是确保两轮及以上的车辆正常运行所必须的部件,它在车辆转向过程中发挥了重要作用。目前,大部分车辆仍然采用的是机械差速器,它存在如下问题：(1)难以保证车辆的快速平稳转向；(2)车身较重；为了解决上述问题,近几年来出现了一种新型的电子式差速器。这种电子式差速器通过双电机驱动控制实现双轮的转速改变以完成车辆的转向,从而提高了车辆转向的灵活性、降低了车辆的自身重量。迄今为止,电子差速器采用的电机本体大多是有刷直流电机。有刷直流电机因存在换向问题,影响了电机的过载能力和转速的提高,而且增加了维修成本。针对上述问题,目前出现了一种基于无刷直流电机的电子差速器。这种新型的电子差速器因通过电子式变流器实现换向,从而克服了有刷直流电机所组成电子差速器的所有不足,因而引起了科技工作者的极大关注。本文在阅读大量文献的基础上,对由无刷直流电机实现的两轮驱动的电子差速器进行了深入研究,具体内容如下：(1)研究了针对双轮电动车的电子差速器方案,该方案可以满足输入角度在Oo～3600范围内变化的要求；(2)针对双后轮驱动的四轮电动车,研究了实现车辆转向的阿克曼模型,由此获得车辆四个车轮的速度分别与给定输入角度和速度幅值之间的关系。(3)考虑到上述电子差速器是由永磁无刷直流电机实现的,论文在讨论了永磁无刷直流电机换向问题的基础上,对由其组成的调速系统以及实现正反转的四象限运行过程进行了探讨。(4)论文最后,实现了一套由双无刷直流电机组成的电子差速器的控制方案。并通过仿真对其有效性进行了验证。
赵智辉[10]2010年在《电驱动三轮车辆电子差速控制方法研究》文中认为在大力发展电动汽车的背景下,研究三轮电动车这类轻型小功率电动车可以为开发高性能电动轿车提供先见性的指导意见。在人民生活水平大幅度提高的今天,大众对集灵活、方便、节能、不污染环境、经济耐用等特点于一身的轻型代步工具的期待,也为新型三轮电动车的开发带来了巨大的潜在市场。尽管有众多电动三轮销售,但是大都没有抛弃笨重、低效的机械传动和转向装置,使得车辆的传动效率大打折扣,而电子差速正是解决这一问题的关键技术。论文分析了三轮轻型电动汽车的国内外发展状况及存在的问题。在对大量文献中电子差速方案进行调研的基础上,提出基于轮毂电机独立驱动的三轮电动车电子差速系统设计要求。本文对Ackermann-Jeantand的车辆转向经典模型进行了研究,并指出其欠缺对车辆转向时出现滑移现象的考虑。在深入分析三轮电动车在直线行驶、转向行驶和轮胎的动力学方程以及各驱动轮的转矩分配的基础上,尝试采用以滑移率为参考量,通过模糊控制对驱动转矩进行补偿的三轮车辆电子差速控制策略。论文用Matlab-Simulink仿真软件完成了三轮电动车差速控制系统的仿真模型建立和仿真实验验证。通过对直线运行、转向运行以及加速运行等工况中的直线扰动、大角度转向以及驱动轮滚动半径不同的情况进行仿真分析,得出了该方案能够对车辆的各种工况实施差速控制,有效的减少了后轮滑移,提高驱动系统的总体效率。电机是电子差速控制的执行单元,论文对无刷电机在电驱动车辆中的一些共性和特殊性进行了分析研究。总结了无刷直流电机中的四种PWM半桥调制方式,并确定采用PWM-ON进行电机调速;对三种常用的电机控制策略方式进行了简单的介绍,并最终选择采用力矩控制;特别针对电动车依靠蓄电池供电的特点,对永磁无刷直流电机低速回馈制动的机理进行了理论分析。论文完成了以dsPIC30F4012芯片为核心,采用三轮电动车电子差速控制方法的电机驱动控制器硬件设计。并将控制器嵌入到轮毂电机内,构成电机和控制器一体化的机构,并进行了换相电流跟踪实验。
参考文献：
[1]. 应用于两轮电动车辆的永磁无刷直流电机的研究[D]. 谭徽. 上海大学. 2000
[2]. 四轮独立电驱动汽车转向控制策略研究[D]. 袁志伟. 中北大学. 2017
[3]. 电动摩托车用永磁无刷直流电机电磁噪声抑制技术的研究[D]. 张力伟. 西安建筑科技大学. 2017
[4]. 基于DSP控制的电动车的两轮驱动研究[D]. 周扬. 浙江大学. 2005
[5]. 轮毂式电动汽车电子差速系统的研究[D]. 张兴宇. 武汉理工大学. 2008
[6]. 微型电动汽车驱动控制系统研究[D]. 李成学. 浙江大学. 2007
[7]. 电动汽车轮毂电机驱动系统的运动特性与能量分配[D]. 王桂姣. 武汉理工大学. 2009
[8]. 双轮独立驱动电动车驱动系统的研究[D]. 李春生. 浙江大学. 2003
[9]. 基于无刷直流电机的电子差速器及其相关问题研究[D]. 高超. 山东大学. 2016
[10]. 电驱动三轮车辆电子差速控制方法研究[D]. 赵智辉. 重庆大学. 2010
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