基于有限元模型的电动汽车PMSM参数分析及应用

发布时间：2020-11-19 03:20

　　 永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor,PMSM)拥有输出转矩高,功率密度高,效率高等优点,在应用电机的新领域也以永磁电机作为首选。然而国内外对PMSM控制策略的仿真大多采用的是电机的d-q模型,其电机参数是恒定不变的,并忽略了电机设计参数带来的影响。为了考虑电机设计参数带来的影响,并观察到电机参数的变化,本文对PMSM的有限元模型进行研究,并利用有限元联合仿真平台实现了电机控制策略的设计,主要工作如下:1.研究了PMSM的d-q数学模型,并分析了PMSM数学模型无法考虑电机参数变化的问题。搭建了PMSM有限元模型,并基于电机有限元模型对电机磁路和磁场两个方面进行了研究,分析了电机有限元模型考虑电机设计参数、可以显示更多电机暂态参数的优势。2.分别对PMSM电感参数、反向电动势以及铜耗、铁耗的参数模型进行了研究,分析了造成上述参数的变化的因素以及上述参数对PMSM控制的影响。基于电机有限元模型对参数的影响因素进行了仿真。3.对基于转子定向的矢量控制策略进行了研究,并将有限元模型参数的分析和电机矢量控制策略结合了起来:依据铜耗、铁耗对电机控制的影响,设计了一种考虑铜耗、铁耗的电机控制策略,实现了对电磁转矩的补偿;依据电感参数变化对电机控制的影响,设计了一种考虑电感参数变化的MTPA电机控制策略。对PMSM的联合仿真进行了研究并搭建了PMSM的有限元联合仿真平台。将电机的有限元联合仿真结果与电机d-q模型的仿真结果进行对比,结果表明通过联合仿真模型可以观察到更多电机参数;基于联合仿真平台验证了上述两种控制策略的可行性,这表明有限元模型对控制策略的研究具有指导作用。
【学位单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：U469.72;TM341
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 课题背景与研究意义
    1.2 国内外电动汽车发展现状
        1.2.1 国外发展现状
        1.2.2 国内发展现状
    1.3 课题部分技术研究现状
        1.3.1 PMSM设计研究现状
        1.3.2 PMSM矢量控制策略研究现状
        1.3.3 电机电控一体化设计的研究现状
        1.3.4 PMSM的仿真研究现状
    1.4 本文研究的具体工作内容
第二章 PMSM的仿真模型建立
    2.1 PMSM的d-q模型
    2.2 基于有限元模型的电机磁路的研究
        2.2.1 电机设计的边界条件
        2.2.2 电机磁路的计算方法研究
        2.2.3 PMSM磁路的算例
    2.3 基于有限元模型的电机磁场的研究
        2.3.1 电机有限元模型的搭建
        2.3.2 电机有限元模型的仿真
    2.4 本章小结
第三章 基于有限元模型的PMSM参数模型分析
    3.1 电机电感参数模型分析
        3.1.1 电感的参数影响因素研究
        3.1.2 基于有限元模型的电感参数仿真分析
    3.2 电机反向电动势的参数模型分析
        3.2.1 反向电动势的影响因素研究
        3.2.2 基于有限元模型的反向电动势仿真分析
    3.3 电机损耗的研究
        3.3.1 绕组铜耗
        3.3.2 定子铁耗
    3.4 本章小结
第四章 基于有限元模型的PMSM矢量控制的研究
    4.1 基于d-q模型的PMSM矢量控制策略研究
        4.1.1 基于转子磁场定向的矢量控制研究
        4.1.2 PMSM矢量控制策略研究
    4.2 考虑铜耗铁耗的矢量控制策略
        4.2.1 基于有限元模型的控制策略研究
        4.2.2 转矩补偿值的计算
        4.2.3 基于联合仿真平台的仿真分析
    4.3 考虑电感参数变化的的MTPA控制策略
        4.3.1 基于有限元模型的控制策略研究
        4.3.2 基于联合仿真平台的仿真分析
    4.4 本章小结
第五章 PMSM的多物理场联合仿真研究
    5.1 电机功率部分的建立
        5.1.1 功率回路的搭建
        5.1.2 Simplorer与Matlab的仿真接口
    5.2 电机控制部分的建立
        5.2.1 控制参数的设计
        5.2.2 电机控制模型
    5.3 模型仿真验证
        5.3.1 联合仿真参数设定
        5.3.2 d-q模型仿真结果及分析
        5.3.3 有限元模型联合仿真结果及分析
    5.4 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 全文总结
    6.2 后续工作展望
致谢
参考文献
硕士期间的研究成果

【参考文献】

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本文编号：2889616