车用宽调速磁场增强型永磁无刷电机控制策略的研究

发布时间：2017-05-31 12:07

  本文关键词：车用宽调速磁场增强型永磁无刷电机控制策略的研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着能源危机和环境污染的不断加剧,具有节能环保优势的新能源汽车应运而生,全球各大汽车公司及研究机构纷纷对其进行研发和推广。作为新能源汽车之一的电动汽车,因其节能、环保等优点受到广泛的关注并获得迅速发展。传统内置式永磁无刷(Interior Permanent Magnet Brushless,简称IPMBL)电机因其易于维护、转矩密度高等特点在电动汽车中得到广泛的应用。然而,传统IPMBL电机永磁磁场存在不易调节的缺点,一定程度上限制了该类电机在恒功率范围内的宽调速运行,同时电机在高速区的运行效率也相对较低。而随着城市道路的日新月异,电动汽车面临着更为复杂的工况,传统IPMBL电机已不能完全满足现代电动汽车的驱动需求。为了解决这些问题,本文对一种新型宽调速磁场增强型永磁无刷(Flux Intensifying Permanent Magnet Brushless,简称FI-PMBL)电机进行研究,该电机不但包含传统IPMBL电机的优点,还具有磁场增强和工作范围内高效率运行等特点。本文基于该电机实际的运行特性提出相应的控制策略,并对其进行理论分析和实验研究,主要工作如下:本文首先介绍了电动汽车的发展现状,以及宽调速磁场增强型永磁无刷电机及矢量控制的研究现状,描述了新型FI-PMBL电机的结构,并搭建新型FI-PMBL电机在定转子坐标系下的数学模型。其次分析了基于新型FI-PMBL电机与传统电机矢量控制的区别,在此基础详述最大转矩电流比(maximum torque per ampere,简称MTPA)控制和id=0控制两种控制算法的基本原理并搭建电机控制仿真模型,对电机的启动、变速、变载等工况进行仿真,通过对各种工况下两种控制算法仿真结果的对比分析,验证了新型FI-PMBL电机在利用自身磁场增强型特性情况下采用MTPA控制的优势。再次介绍了新型FI-PMBL电机驱动控制系统的构成,详细分析了该系统的硬件设计和软件设计,搭建电机实验平台。最后基于新型FI-PMBL电机所选择的MTPA和id=0控制进行相关实验。实验结果表明采用MTPA控制能够达到磁场增强的效果,验证了电机采用MTPA控制的可行性和正确性。
【关键词】：电动汽车 永磁无刷 磁场增强 矢量控制 最大转矩电流比
【学位授予单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM351;U469.72
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-16
• 1.1 课题研究的背景及意义10-12
• 1.1.1 电动汽车简介10
• 1.1.2 电动汽车国内外的发展概况10-12
• 1.2 宽调速磁场增强型永磁无刷电机12-13
• 1.2.1 宽调速磁场增强型电机的研究现状12-13
• 1.2.2 FI-PMBL电机13
• 1.3 矢量控制的研究13-15
• 1.4 论文研究的主要内容15-16
• 第二章 新型FI-PMBL电 机结构及数学模型16-24
• 2.1 新型FI-PMBL电机基本结构16-17
• 2.2 新型FI-PMBL电机在定子坐标下的数学模型17-21
• 2.2.1 电压方程17
• 2.2.2 磁链方程17-20
• 2.2.3 转矩方程20
• 2.2.4 机械运动方程20-21
• 2.3 新型FI-PMBL电机转子坐标下的数学模型21-23
• 2.4 本章小结23-24
• 第三章 用于新型FI-PMBL电 机的矢量控制策略24-48
• 3.1 基于新型FI-PMBL电机的矢量控制24-25
• 3.2 新型FI-PMBL电机的id=0 控制25-36
• 3.2.1 空间电压矢量基本原理25-29
• 3.2.2 id=0 控制原理29
• 3.2.3 新型FI-PMBL电机id=0 控制29-36
• 3.3 新型FI-PMBL电机MTPA控制36-44
• 3.3.1 基于公式法的MTPA控制原理36-37
• 3.3.2 新型FI-PMBL电机MTPA控制的MATLAB仿真37-44
• 3.4 新型FI-PMBL电机id=0 控制与MTPA控制仿真结果分析44-47
• 3.4.1 启动仿真分析44-45
• 3.4.2 动态运行分析45-47
• 3.5 本章小结47-48
• 第四章 新型FI-PMBL电 机驱动控制系统软硬件设计48-60
• 4.1 新型FI-PMBL电机驱动控制系统48-49
• 4.2 新型FI-PMBL电机驱动控制系统的硬件电路设计49-54
• 4.2.1 电流检测及其调理电路49-51
• 4.2.2 位置检测及其调理电路51-52
• 4.2.3 IGBT驱动电路52-53
• 4.2.4 DA电路53-54
• 4.3 新型FI-PMBL电机驱动控制系统的软件设计54-57
• 4.3.1 系统软件框架54
• 4.3.2 主程序设计54-55
• 4.3.3 位置、转速计算模块55-56
• 4.3.4 电流环、速度环中断程序模块56-57
• 4.4 新型FI-PMBL电机实验平台57-59
• 4.4.1 新型FI-PMBL电机的空载反电势57-58
• 4.4.2 新型FI-PMBL电机控制平台58-59
• 4.5 本章小结59-60
• 第五章 新型FI-PMBL电 机的实验结果与分析60-72
• 5.1 实验调试60-62
• 5.1.1 电流测试60-61
• 5.1.2 位置信号校准61-62
• 5.1.3 SVPWM调试62
• 5.2 新型FI-PMBL电机id=0 控制实验62-66
• 5.2.1 电机启动实验62-64
• 5.2.2 电机加速实验64
• 5.2.3 电机变载实验64-66
• 5.3 新型FI-PMBL电机MTPA控制实验66-68
• 5.3.1 电机启动实验66-67
• 5.3.2 电机加速实验67
• 5.3.3 电机变载实验67-68
• 5.4 id=0 控制与MTPA控制实验结果分析68-71
• 5.4.1 电机启动实验69
• 5.4.2 电机变载实验69-71
• 5.5 本章小结71-72
• 第六章 总结与展望72-74
• 6.1 总结72-73
• 6.2 展望73-74
• 参考文献74-78
• 致谢78-79
• 在学期间参与的科研项目79
• 在学期间发表论文79

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  本文关键词：车用宽调速磁场增强型永磁无刷电机控制策略的研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：409418