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高性能车载永磁同步电机驱动系统的研究

作　者: 漫自强
导　师: 张国荣
学　校: 合肥工业大学
专　业: 电力电子与电力传动
关键词: 电动汽车 矢量控制 内模解耦 复域 参数辨识 自适应模糊控制 波形调制
分类号: TM341
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要


随着世界汽车保有量的不断增加，发展电动汽车成为解决石油资源危机、环境污染严重等问题的有效途径。电机驱动系统作为电动汽车关键技术之一，直接影响着其动力性能和续航里程。本文从改善驱动系统运行效率出发，在满足电动汽车对驱动系统要求的同时，有效提高驱动系统的整体性能。首先，建立车载永磁同步电机数学模型，在分析电动汽车牵引力需求特性的基础上，对比主流控制策略的优缺点，确定矢量控制，并针对内埋式永磁同步电机，采用基速以下最大转矩比电流控制和基速以上弱磁控制的电流最优控制方式，最后对其进行SIMULINK仿真验证。其次，对双闭环调速系统优化设计。分析内置式永磁同步电机电气参数变化规律，针对交、直轴电流耦合对输出转矩的影响，在复域中对比电机参数变化对反馈解耦与内模解耦的影响，验证了内模解耦对参数变化的低敏感性以及解耦的有效性，并在复域中提出一种改进电流环鲁棒性的方法。针对电机参数变化对系统性能的影响，采用一种自适应辨识技术对交轴电感在线辨识，用来实时更新矢量控制算法和内模调节器。针对传统PI无法满足车载驱动系统宽范围调速和负载突变的要求，转速调节器采用鲁棒性强的自适应模糊PI控制，有效改进系统的快速性和抗扰性，并通过SIMULINK仿真验证。最后，针对车载蓄电池输出电压等级限制，提出一种混合调制技术，减小逆变器输出纹波电流的同时提高直流电压利用率，以满足驱动系统低损耗、宽调速范围的需求，并通过POWERGUI模块分析逆变器输出电流的THD含量。

全文目录


摘要  5-6
ABSTRACT  6-7
致谢  7-13
第一章 绪论  13-19
  1.1 课题的研究背景及意义  13-14
  1.2 国内外研究现状  14-18
    1.2.1 电动汽车关键技术  14-16
    1.2.2 电动汽车驱动系统研究现状  16-18
  1.3 课题主要研究内容  18-19
第二章 车载永磁同步电动机驱动系统控制策略分析  19-30
  2.1 永磁同步电机模型  19
  2.2 控制策略对比分析  19-20
    2.2.1 理想电动汽车电机驱动系统动力特性  19-20
    2.2.2 主流控制方式对比  20
  2.3 PMSM恒转矩控制策略分析  20-23
    2.3.1 id=0控制  20-21
    2.3.2 最大转矩/电流控制  21-23
  2.4 PMSM恒功率控制策略分析  23-26
    2.4.1 电压极限圆与电流极限圆  23
    2.4.2 PMSM的基速和转折速度  23-24
    2.4.3 普通弱磁控制  24
    2.4.4 最大功率弱磁控制  24-25
    2.4.5 理想最高转速  25
    2.4.6 矢量控制的转矩..转速特性  25-26
  2.5 IPMSM矢量控制调速系统仿真  26-29
    2.5.1 IPMSM定子电流最优算法  26-27
    2.5.2 IPMSM驱动系统参数确定及仿真  27-29
  2.6 本章小结  29-30
第三章 高性能车载永磁同步电动机驱动系统设计  30-58
  3.1 IPMSM运行中参数变化分析  30-31
    3.1.1 IPMSM电气参数变化因素考虑  30
    3.1.2 IPMSM机械参数变化因素考虑  30-31
  3.2 车载永磁同步电动机驱动系统电流环优化  31-51
    3.2.1 IPMSM交直轴耦合影响  31
    3.2.2 反馈解耦分析  31-33
    3.2.3 内模解耦分析  33-38
    3.2.4 反馈解耦与内模解耦复域比较  38-44
    3.2.5 IPMSM电流环复域设计  44-47
    3.2.6 交轴电感在线辨识  47-51
  3.3 车载永磁同步电机驱动系统转速环优化  51-57
    3.3.1 传统PI转速调节器问题  51
    3.3.2 自适应模糊控制  51-56
    3.3.3 自适应模糊控制器与传统PI对比  56-57
  3.4 本章小结  57-58
第四章 适用于永磁同步电机的高性能调制方式  58-64
  4.1 空间矢量脉宽调制方式分析  58-61
    4.1.1 调制模式第一切换点  58-59
    4.1.2 调制模式第二切换点  59-61
  4.2 混合脉宽调制方式仿真  61-63
  4.3 本章小结  63-64
第五章 总结与展望  64-65
  5.1 工作总结  64
  5.2 展望  64-65
参考文献  65-70
攻读硕士期间发表的论文目录  70-71

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 电机 > 交流电机 > 同步电机
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