纯电动汽车驱动电机控制系统的研究与开发

发布时间：2020-07-14 18:04

【摘要】：研发和推广新能源电动汽车是能源危机与环境污染问题的重要解决方案,其中,纯电动汽车凭借能源利用率高、零排放、结构简单等优势近年来得到了迅猛发展。驱动电机是纯电动汽车的唯一动力来源,电机控制性能的优劣与可靠直接决定了整车的行驶性和安全性,因此电机控制系统作为纯电动汽车的核心技术,成为学术研究的热点。本文以内置式永磁同步电机为研究对象,对纯电动汽车驱动电机控制系统进行了开发研究。首先,本文详细介绍了永磁同步电机在不同参考坐标系下的数学模型及其矢量控制理论。基于坐标变换的矢量控制方法,实现了电机数学模型的简化,使得作为交流电机的永磁同步电机获得了和直流电机一样直观方便的调速特性,为进一步的驱动电机高性能控制打下基础。其次,根据汽车要求低速恒转矩高速恒功率的驱动特性,对驱动电机在基速以下采用最大转矩电流比控制策略并进行了工程近似实现,基速以上采用电压反馈的弱磁控制策略。在MATLAB/Simulink环境下的仿真结果表明,最大转矩电流比控制充分利用了内置式永磁同步电机的转矩,降低了损耗,电压反馈法的弱磁策略控制简单,有效提升了电机的调速区间。然后,基于矢量控制对速度信号的高度依赖,采用了滑模变结构控制方法估算电机速度实现无速度传感器控制,并提出用sigmoid函数替换传统符号函数的改进方法,对滑模变结构控制进行优化。在MATLAB/Simulink环境下的仿真结果表明,滑模变控制方法估算的转速实现了对系统实际转速变化的有效跟踪,提出的函数替换方法,明显缓解了系统的固有抖振问题。最后,进行了驱动电机控制器的样机开发,对控制器硬件进行模块化设计,提出将硬件电路分为主控板和驱动板两部分的方案。基于TMS320F28035 DSP芯片进行了硬件设计,将主控电路制成了PCB板进行了试验,初步验证了硬件设计的正确性。本文分析研究了纯电动汽车驱动电机的控制策略并开发出了控制器样机,采用仿真和实验的方式分别对控制策略和硬件电路进行了验证,对纯电动汽车驱动电机控制系统的开发具有理论指导和工程应用价值。
【学位授予单位】：武汉理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U469.72
【图文】：

图 1-2 纯电动汽车结构简图[5]动机在工业中早已得到广泛应用，种类繁杂，但与普通电机通常况不同，纯电动汽车驱动电机性能需要体现在启停、加减速、高工况下，同时要考虑到空间限制、环境温度变化等因素，因此在

纯电动汽车驱动电机控制系统的研究技术路线

电机坐标系空间关系

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本文编号：2755311