电动汽车用永磁同步电机控制方法及其实现研究

发布时间：2020-04-11 07:25

【摘要】：电动汽车可以解决能源短缺和环境污染问题,因此作为电动汽车核心技术之一的电机控制技术成为研究的重点。永磁同步电机因其效率高、调速范围宽等优势,在电动汽车领域应用广泛,但其控制算法计算量大,对微控制器的处理要求高,尤其是在处理速度方面。将FPGA与DSP进行对比可以发现,FPGA运算速度更快,实时性更强。本文以电动汽车为工程背景,以永磁同步电机为具体对象,以设计开发一种基于FPGA的电动汽车用永磁同步电机控制系统为目标,围绕基于抗积分饱和PI控制的永磁同步电机MTPA-FW控制方法和控制系统的软硬件实现,进行了深入的研究,主要工作和结论如下:针对电动汽车低速启动、爬坡需要大转矩和高速行驶的需求以及传统_di=0控制存在磁阻转矩利用率低和PI控制存在速度超调量大、抗干扰能力差的问题,提出一种基于抗积分饱和PI速度调节器的永磁同步电机MTPA-FW控制方法。在该方法中,抗积分饱和PI速度调节器,有效地解决传统PI控制下速度响应慢,超调量大的问题。基于_qi电流反馈的最大转矩电流比控制,解决了传统转矩电流高次方程难以求解的问题,同时满足了电动汽车低速启动和爬坡需要大转矩的要求。负_di补偿法弱磁控制,有效地扩大了电动汽车的速度范围。MATLAB仿真结果表明,该控制方法下,电机可以实现低速下的MTPA控制和高速下的弱磁控制,并且转速能够平滑的从恒转矩区过渡到恒功率区,同时转速超调量小,抗干扰能力强。针对提出的基于抗积分饱和PI速度调节器的永磁同步电机MTPA-FW控制方法,设计了一种基于FPGA的电动汽车用永磁同步电机控制系统,采用模块化的设计方式,设计了系统里的坐标变换模块、SVPWM模块、PI模块、MTPA模块等模块。通过调用Modelsim软件,对设计的模块进行仿真。仿真结果表明,设计的模块正确可行。最后设计了永磁同步电机控制主电路及外围电路,并进行了实验验证。经过MATLAB、FPGA仿真及实验验证,本文设计的基于FPGA的电动汽车用永磁同步电机控制系统具有良好的抗扰动能力和动态性能,速度范围宽、响应较快,超调量很小,基本满足道路上电动汽车的行驶要求。
【图文】：

小型电动汽车

电机驱动系统的基本组成框图
【学位授予单位】：湖南工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM341

【参考文献】

相关期刊论文 前9条

1 刘春雅;冯向莉;;基于CORDIC算法的数控振荡器及其FPGA实现[J];自动化与仪器仪表;2015年08期

2 汪兆栋;游林儒;曾文涛;;电动汽车宽速域优化算法及弱磁控制策略研究[J];微电机;2015年07期

3 黄智宇;陈俊兵;;电动汽车用永磁同步电机起动过程分析与实现[J];电机与控制应用;2015年02期

4 朱鲁佳;;电动汽车用永磁同步电机驱动系统的高性能控制[J];电机与控制应用;2015年02期

5 康劲松;张亚洲;;电动汽车IPMSM单电流调节器弱磁控制技术[J];电源学报;2014年04期

6 崔薇佳;黄文新;邱鑫;;基于Ansoft的内置式永磁电机齿槽转矩优化研究[J];电机与控制应用;2014年07期

7 徐茂盛;谷爱昱;;交流电机调速系统中矢量控制技术的FPGA实现[J];机电信息;2014年09期

8 李耀华;马建;刘晶郁;余强;;电动汽车用永磁同步电机驱动系统控制策略比较研究[J];汽车工程;2013年05期

9 吴俊;邱建琪;史涔n，

本文编号：2623311