电动汽车用高速永磁同步电机控制策略研究

发布时间：2020-09-27 16:56

　　 随着永磁同步电机应用领域的扩大,对其性能的要求也越来越高。尤其是电动汽车这样对性能要求比较高的场合,不仅要求在低速时有较大的转矩,同时还要满足加速超车等高速度运行的要求。由于转子的反电动势会随转速的升高而增大,从而导致逆变器输出电压饱和而使转速无法继续上升,因为必须进行弱磁控制。除此之外,永磁同步电机采用矢量控制后,可以实现电流静态解耦,但动态耦合关系依然存在。并且随着转速的升高,耦合作用的影响也越来越严重,同时高速运行时延时对系统的影响也不可忽略。因为针对永磁同步电机高速运行时关键问题的研究具有非常重要的意义。在此背景下,本论文以永磁同步电机为研究对象,目的解决电动汽车用永磁同步电机高速运行时遇到的电压饱和、电流交叉耦合以及延时问题,具体内容如下:本文首先在永磁同步电机的数学模型基础上,根据复矢量原理,建立了永磁同步电机的复矢量模型。并且根据离散控制理论,推导出考虑数字控制延迟的,三相逆变器驱动永磁同步电机的精确离散化复矢量模型,为之后的研究打下理论基础。其次,介绍了永磁同步电机弱磁运行的边界,研究了永磁同步电机常见的弱磁控制方法。针对前馈法的参数敏感问题,以及反馈法对于动态响应性能的缺陷,研究了一种混合式弱磁控制方法。针对该算法的核心也就是表格的制作,给了一种工业上实用的快速建立表格的方法,大大缩短了查表法的工作量。解决了查表法所共有的工作量大费时多的固有问题。再次,针对永磁同步电机高速运行时的电流交叉耦合以及延时问题,介绍了数字控制延时的因素及影响。研究了一种基于双采样双更新PWM更新时序的延时补偿方法,在不添加硬件设备的情况下实时的对系统的延时进行了补偿。同时根据传递函数通过绘制零极点分布图的方法,说明了传统离散PI调节器不足的原因,运用零极点对消的方法设计了基于复矢量的离散调节器。该调节器不仅考虑了系统的延时问题,同时考虑了高速区域的电流交叉耦合问题,具有良好的电流控制能力。最后对混合式弱磁算法进行了实验,验证了该方法的正确性和可行性。在此基础上对传统PI调节器和复矢量调节器进行了对比实验。实验结果表明基于直接设计的复矢量离散调节器对比传统的PI调节器有着更好的电流控制性能。
【学位单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TM341
【部分图文】：

复矢量坐标系

内置式永磁同步电机运行边界Fig.3.1IPMSMoperatingboundary

图 3.5 电机运行标定点分布图Fig. 3.5 Motor profiling test points diagram到工业中应用中，电机标定先将第二、三象限标定之后再做区域的划分等后续处理，标定工以其为基础，在表格的建立方法以及区域划分

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本文编号：2828131