面向低速电动汽车的永磁同步电机控制算法研究

发布时间：2020-07-22 23:51

【摘要】：近年来,环保且性价比较高的低速电动汽车逐步成为城市中重要的交通工具之一,其整体性能越来越受到业界关注。永磁同步电机(PMSM)是低速电动汽车驱动系统的主流电机。以微控制器为核心的永磁同步电机控制器的性能直接关系着电动汽车整体的性能。因此,优化控制器性能的相关算法研究成为当前研究热点。目前,永磁同步电机控制器产品更多关注了电机在额定转速下的控制性能,其控制算法在电机低速运行时,控制效果往往有所下降。电机控制器中逆变器的死区效应及速度闭环控制中转速反馈的检测精度是影响电动汽车在低速区域良好运行的重要因素。针对以上问题,本文开展了应用于低速电动汽车永磁同步电机的低速区控制算法的相关研究。(1)针对逆变器的死区效应的问题,通过对PMSM结构和工作原理,以及两相旋转坐标系下数学模型的分析,确定了矢量控制策略。在分析PMSM的矢量控制原理后,进一步深入分析了矢量控制中电压空间矢量脉宽调制(SVPWM)技术的原理,提出了一种基于时间的死区效应补偿方法。实验结果表明,该方法有效的减小了永磁同步电机的运行噪声和转矩脉动。(2)为了提高速度控制环中速度反馈的精度,通过对传统的电机测速方法进行对比和误差分析,给出了一种新的变参数M/T测速法参数选择原则。同时给出了在本课题设计的控制器系统上的实现方法。实验数据表明,改进的测速算法在实际电机控制中提高了控制精度,有效控制了低速运行时电机的转速波动。(3)为了验证本文提出的控制算法,将所用永磁同步电机和设计的控制器与磁粉制动实验平台进行匹配组装实验,主要实验包括:SVPWM算法死区补偿效果、改进的变参数M/T法测速法效果以及车辆实地测试数据。通过对实验所得波形、数据和实地测试效果的分析可以得出,本文提出的控制算法以及设计的控制器系统可以满足低速电动汽车的应用需求。同时,在未明显提高硬件成本的情况下,本文提出的控制算法有效提高了电机的控制精度,减小了低速电动汽车在低速区间行驶的转速波动,改善了驾乘者的舒适度,有良好的应用价值。
【学位授予单位】：苏州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U469.72
【图文】：

扇区,仿真模块,合成矢量,导通时间

图 3-9 扇区判断仿真模块.2 计算基本电压矢量作用时间在获得当前合成矢量所在的扇区后，接下来就需要计算导通时间了。根据上，同时为了建模的方便，定义中间变量 x、y、z，可得式 3-14。x= 3 /y=T(3 3 )/(2 )z=T(-3 3 )/(2 )dcdcdcTU UU U UU U U （3为了避免误差，当 T< T1+ T2时，为了保证输出的最大电压在合成矢量六边圆内，确保运行安全，对其导通时间进行如式 3-15 所示的约束限制。1 11 2TT TT T （3

中间变量,计算模型,死区效应,电动汽车

中间变量X、Y、Z计算模型

仿真模块,电压矢量,作用时间,切换时间

图 3-11 基本电压矢量作用时间仿真模块导通时间个桥臂功率管开关切换时间点 Tcm1、Tcm2、Tcm变量 Ta、Tb、Tc为式 3-16 所示。1212422abac bTTT TTTT T TT 个扇区对应的切换时间点如表 3-3 所示。

【参考文献】