电动汽车用永磁同步电机仿真及其控制策略研究

发布时间：2017-03-18 03:01

  本文关键词：电动汽车用永磁同步电机仿真及其控制策略研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：电机及其驱动系统是电动汽车的重要组成部分。永磁同步电机体积小、重量轻,功率密度较高,具有较高的效率,适用于电动汽车。电动汽车的运行状况极为复杂,在运行过程中其实际参数与电机的运行状况有关。永磁同步电机的控制方法依赖于对电机参数的准确计算,参数的不准确将会导致控制性能的下降,甚至导致电机失控。对考虑饱和状况的永磁同步电机及其控制方法进行研究,不仅能够提高饱和状态下控制系统的控制效果,同时也能通过该模型为研究控制策略的实际控制效果提供参考。本文研究了永磁同步电机建模及其控制策略,完成了以下工作。在建立线性模型的基础上,通过有限元计算,分析在全工作范围内永磁同步电机的交、直轴电感参数,建立了Simulink环境下的永磁同步电机的非线性模型。在分析线性模型的最大转矩电流比(MTPA)控制方法的基础上,阐述了参数变化对MTPA控制的影响,建立了基于永磁同步电机非线性模型的MTPA控制方法及其Simulink仿真控制系统。本文将模糊PI控制引入永磁同步电机的非线性模型控制系统中,设计了模糊PI控制器,对模糊PI控制下的非线性永磁同步电机系统的性能进行了仿真研究。通过仿真实验,对改进的MTPA控制方法与常规MTPA控制方法,模糊PI控制方法与常规PI控制方法进行了对比,验证了改进的控制方法和模糊PI控制方法在非线性永磁同步电机控制上的有效性。
【关键词】：永磁同步电机 饱和 仿真模型 MTPA 模糊PI
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U469.72;TM341
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 第一章 绪论8-14
• 1.1 课题背景和研究目的与意义8-10
• 1.2 国内外研究现状10-13
• 1.2.1 永磁同步电机分析方法10
• 1.2.2 永磁同步电机控制方法10-12
• 1.2.3 智能控制理论在永磁同步电机控制中的应用12-13
• 1.3 本文主要研究内容13-14
• 第二章 考虑饱和的永磁同步电机非线性模型14-30
• 2.1 永磁同步电机线性模型14-19
• 2.1.1 ABC坐标系下永磁同步电机线性模型14-15
• 2.1.2 ABC-dq坐标系变换15-18
• 2.1.3 永磁同步电机dq坐标系线性模型18-19
• 2.2 考虑饱和的永磁同步电机交、直轴电感计算19-27
• 2.2.1 电磁场有限元计算方法19-20
• 2.2.2 有限元法在电机电磁场计算中的应用20-23
• 2.2.3 基于Maxwell的永磁同步电机交、直轴电感计算23-27
• 2.3 基于Simulink的永磁同步电机非线性仿真模型27-29
• 2.4 本章小结29-30
• 第三章 基于非线性永磁同步电机模型的MTPA矢量控制系统30-44
• 3.1 空间矢量调制30-35
• 3.1.1 空间矢量调制概述30
• 3.1.2 空间矢量调制开关脉冲生成原理30-35
• 3.2 最大转矩电流比控制35-38
• 3.2.1 最大转矩电流比控制原理35-36
• 3.2.2 参数变化对最大转矩电流比控制的影响36-37
• 3.2.3 基于有限元模型的改进MTPA控制方法37-38
• 3.3 最大转矩电流比矢量控制系统Simulink仿真设计38-42
• 3.4 本章小结42-44
• 第四章 基于模糊 PI 控制的非线性永磁同步电机模型 Id=0 矢量控制系统44-58
• 4.1 Id=0 空间矢量控制44-45
• 4.2 模糊控制45-50
• 4.2.1 模糊控制系统组成45-47
• 4.2.2 模糊控制原理47-50
• 4.3 模糊PI控制器设计50-55
• 4.3.1 模糊PI控制器组成50-51
• 4.3.2 模糊化接口设计51-53
• 4.3.3 模糊规则设计53-55
• 4.3.4 去模糊化接口设计55
• 4.4 基于模糊PI控制的Id=0 矢量控制系统仿真55-57
• 4.5 本章小结57-58
• 第五章 仿真结果及分析58-66
• 5.1 MTPA矢量控制方法仿真58-62
• 5.1.1 负载转矩变化的动态响应58-60
• 5.1.2 目标转速变化的动态响应60-62
• 5.2 模糊PI控制Id=0 矢量控制仿真62-65
• 5.2.1 负载转矩变化的动态响应62-63
• 5.2.2 目标转速变化的动态响应63-65
• 5.3 本章小结65-66
• 第六章 结果与展望66-67
• 参考文献67-71
• 致谢71-72
• 攻读硕士学位期间已发表或录用的论文72-73
• 上海交通大学硕士学位论文答辩决议书73-75

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