电动汽车用异步电动机控制策略研究

发布时间：2017-07-05 18:36

  本文关键词：电动汽车用异步电动机控制策略研究

  更多相关文章： 异步电动机 电压源型逆变器 准PR控制器 双二重广义积分器锁频环(DSOGI_FLL) 磁链观测器

【摘要】：近年来,随着化石能源危机与环境污染加剧,电动汽车作为一种绿色的交通工具,迎来了它的发展热潮。异步电动机在电动汽车领域应用十分广泛,然而,异步电动机的控制策略一般采用直接转矩控制(Direct Torque Control简称DTC)和转子磁链定向控制(Rotor Filed Oriented Control简称RFOC),这两种控制策略都有不足。DTC的转矩脉动大,开关频率不固定;RFOC需要解耦且太过依赖电机的参数。本文针对这两种控制方法的缺点,从异步电动机的数学模型分析出发,给出了一种新型的异步电动机按定子磁链定向的控制方法。同时,系统引入了准比例谐振(Quasi-Proportional-Resonant简称QPR)控制器,它克服了PI控制器的缺点,能够在静止坐标系下无静差的跟踪交流信号。本文的主要研究内容如下:(1)以异步电动机为控制对象并从空间矢量控制原理的角度对其进行研究;对应用PWM控制方法的电压源型逆变器的原理进行了分析并介绍的几种PWM控制技术,总结了其优缺点。(2)给出了RFOC控制框图并总结了其优缺点;对在不同采样频率下的直接转矩控制系统进行了仿真,从仿真结果中总结出了DTC的优缺点;介绍了电压空间矢量PWM(Space Vector PWM简称SVPWM)控制技术并对矢量切换点的时间进行了推导,另外,在此基础上介绍了基于电压空间矢量的直接转矩控制方法(DTC_SVM),给出了其磁链环和转矩环PI控制器的根轨迹设计方法并进行了仿真验证。(3)分析了准PR控制器的特性并给出了控制器参数的选择方法;分析了二阶广义积分器(Second Order Generalized Integrator简称SOGI),同时在此基础上对双二重广义积分器的锁频环(Double Second Order Generalized Integrator Frequency Lock Loop简称DSOGI_FLL)进行了理论推导并将其用来锁定异步电动机的同步角频率;理论推导了基于DSOGI_FLL的新型磁链观测器并将其应用于异步电动机的定子磁链观测;在上述理论基础上,本文给出了一种基于定子磁链定向的异步电动机准比例谐振控制方法并对控制方法进行了MATLAB/Simulink仿真验证。(4)设计电动汽车电机控制器的硬件与编写了DSP实验程序,对控制算法进行了实验验证。MATLAB/Simulink仿真验证了本文所给出的控制方法的可行性,实验结果表明在本文所给出的控制方法下,电机转矩脉动小、定子电流谐波含量少、系统具有良好的动态性能。
【关键词】：异步电动机 电压源型逆变器 准PR控制器 双二重广义积分器锁频环(DSOGI_FLL) 磁链观测器
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM343;U469.72
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-18
• 1 绪论18-25
• 1.1 研究背景与意义18
• 1.2 电动汽车国内外发展现状18-22
• 1.3 电动汽车的电机控制策略概述22-23
• 1.4 本文的主要研究内容23-25
• 2 电动汽车电机驱动器与调制方法25-38
• 2.1 异步电动机的数学模型25-28
• 2.2 电压型逆变器28-32
• 2.3 脉宽调制32-37
• 2.4 本章小结37-38
• 3 异步电动机矢量控制方法38-51
• 3.1 磁场定向控制38-40
• 3.2 直接转矩控制40-45
• 3.3 基于空间电压矢量的直接转矩控制45-50
• 3.4 本章小结50-51
• 4 基于定子磁链定向的异步电动机准比例谐振控制51-67
• 4.1 异步电动机定子磁链定向控制原理分析51-53
• 4.2 异步电机准PR控制53-59
• 4.3 基于DSOGI_FLL的磁链观测器59-62
• 4.4 异步电动机基于准PR控制系统仿真验证62-65
• 4.5 本章小结65-67
• 5 实验平台硬件与软件设计及实验验证67-81
• 5.1 控制电路核心板设计67-69
• 5.2 DSP与FPGA软件实现69-73
• 5.3 Lab VIEW上位机73-74
• 5.4 实验平台74-75
• 5.5 实验结果75-80
• 5.6 本章小结80-81
• 6 总结与展望81-82
• 参考文献82-86
• 作者简介86-88
• 学位论文数据集88

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本文编号：523146