基于模型预测控制的电动汽车用永磁同步电机直接转矩控制系统研究
发布时间：2021-02-13 17:46
直接转矩控制（Direct Torque Control）是一种正在迅速发展的电机控制技术,其在永磁同步电机（PMSM）系统中的工程应用也受到了学术界和工业界的关注。相较于当前电动汽车电驱系统中广泛使用的磁场定向技术（Field Oriented Control）,DTC对电机参数依赖性小,转矩动态响应快,而且不需要进行复杂的旋转坐标变换及机械式的位置传感器,在电动汽车驱动系统中的应用有可深入发掘的潜力。本文首先介绍了PMSM的数学模型,及其电磁转矩方程。根据DTC的控制思想,结合定子磁链及电磁转矩方程介绍了基于开关表的直接转矩控制（ST-DTC）。对ST-DTC进行建模仿真,可以实现对表面式永磁同步电机（SPMSM）及内置式永磁同步电机（IPMSM）的正确控制。为了提升控制效果,在总结任意电压矢量对控制变量的一般作用规律之后,结合作用规律与电机实际应用的低复杂性诉求,对SPMSM和IPMSM分别划分了一种仅受转矩角这一参数影响的电压矢量选择区域。在已经确定好的选择区域内,只选择一个确定角度的作为施加电压矢量的位置角。对这种基于固定电压矢量角度选择策略的直接转矩控制系统进行建模仿真,也...
【文章来源】：长安大学陕西省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 课题研究背景意义
1.2 国内外研究现状
1.3 本文主要研究内容
第二章 基于开关表的永磁同步电机直接转矩控制
2.1 永磁同步电机简介
2.2 永磁同步电机数学模型
2.2.1 常用的4个坐标系及变换
e与转矩角δ表达式推导"> 2.2.2 PMSM电磁转矩Te与转矩角δ表达式推导
2.2.3 PMSM的最大转矩角
2.3 两电平电压源逆变器及其电压矢量
2.4 基于开关表的直接转矩控制系统控制原理
2.5 仿真及结果分析
2.5.1 仿真条件及参数
2.5.2 仿真结果
2.6 本章小结
第三章 基于固定电压矢量角度选择策略的直接转矩控制
3.1 任意电压矢量作用规律
3.2 直接转矩控制系统电压矢量选择区域及选择策略
3.2.1 电压矢量选择区域划分
3.2.2 电压矢量角度选择策略
3.2.3 基于空间矢量调制技术的电压矢量合成
3.3 仿真及结果分析
3.3.1 仿真条件及参数
3.3.2 仿真结果
3.4 本章小结
第四章 基于变角度预测控制的直接转矩控制
4.1 模型预测控制基本思想
4.2 控制变量预测方程
4.3 评价函数
4.4 预测过程及仿真实现
4.5 仿真及结果分析
4.5.1 仿真条件及参数
4.5.2 仿真结果
4.6 三种策略下仿真结果对比
4.6.1 控制效果评价指标
4.6.2 三种策略下仿真结果计算对比
4.7 本章小结
第五章 基于简化变角度预测的直接转矩控制
5.1 电压矢量角度个数的选择
5.1.1 SPMSM电压矢量角度个数的选择
5.1.2 IPMSM电压矢量角度个数的选择
5.2 控制变量预测方程的简化
5.2.1 定子磁链预测方程的简化
5.2.2 SPMSM电磁转矩预测方程的简化
5.2.3 IPMSM电磁转矩预测方程的简化
5.3 简化变角度预测仿真结果分析
5.3.1 SPMSM下简化变角度预测仿真结果
5.3.2 IPMSM下简化变角度预测仿真结果
5.4 传统及简化策略程序运行用时和计算结果对比
5.4.1 备选电压矢量个数简化运行时间对比
5.4.2 预测计算方程简化运行对比
5.5 本章小结
总结与展望
总结
展望
参考文献
攻读硕士学位期间的学术成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]针对永磁同步电机的解耦预测转矩控制策略研究及其无位置传感器对比分析[J]. 班斐,连广坤,陈彪,顾国彪. 电工技术学报. 2018(S2)
[2]永磁同步电机改进型三矢量模型预测转矩控制[J]. 陈炜,曾思坷,张国政,周湛清. 电工技术学报. 2018(S2)
[3]电动汽车永磁同步电机最优弱磁控制策略[J]. 林程,邢济垒,黄卓然,程兴群. 汽车工程. 2018(11)
[4]计及开关频率优化的永磁同步电机模型预测转矩控制[J]. 田朱杰,吴晓新,於锋,刘兴. 电机与控制应用. 2018(11)
[5]基于动态转矩滞环的TLDMC-PMSM直接转矩控制[J]. 程启明,陈路,程尹曼,孙伟莎,李涛. 中国电机工程学报. 2019(05)
[6]永磁同步电机双模型预测转矩控制策略[J]. 徐艳平,李园园,周钦. 电力电子技术. 2018(06)
[7]基于MTPA的内置式永磁同步电机转矩预测控制[J]. 张旭隆,王峰,张晓,曹言敬. 电机与控制应用. 2018(03)
[8]永磁同步电机有限集模型预测直接转矩控制[J]. 包广清,何婷,刘小宝. 电机与控制应用. 2018(02)
[9]六相串联三相双永磁同步电机预测型直接转矩控制研究[J]. 陈光团,周扬忠. 中国电机工程学报. 2018(15)
[10]基于最大转矩电流比控制的永磁同步电机模型预测控制[J]. 刘雪松,刘文生. 电机与控制应用. 2017(08)
博士论文
[1]永磁同步电机无传感器直接转矩控制的研究[D]. 陆骏.东华大学 2016
[2]永磁同步电机直接转矩控制技术研究[D]. 樊明迪.西北工业大学 2014
[3]永磁同步电机直接转矩控制系统若干关键问题研究[D]. 杨建飞.南京航空航天大学 2011
[4]城轨牵引内置式永磁同步电机驱动系统效率优化控制方法研究[D]. 盛义发.中南大学 2010
[5]PHEV复合电源及Halbach永磁同步电机驱动技术的研究[D]. 张好明.江苏大学 2009
硕士论文
[1]永磁同步电机模型预测直接转矩优化控制策略研究[D]. 樊昱琨.西安理工大学 2018
[2]电动汽车永磁同步轮毂电机直接转矩模型预测控制研究[D]. 赵明星.吉林大学 2018
[3]三相四开关逆变器永磁同步电机系统模型预测控制技术研究[D]. 苏均攀.浙江大学 2018
[4]电动汽车永磁同步电机驱动系统的预测控制方法[D]. 郭婷婷.哈尔滨工业大学 2017
[5]永磁同步电机模型预测控制技术研究[D]. 王岩强.哈尔滨工业大学 2017
[6]三电平逆变器无位置传感器永磁同步电机直接转矩控制研究[D]. 张恩贝.燕山大学 2015
[7]混合动力汽车电机驱动先进控制算法的研究[D]. 郭东山.电子科技大学 2015
[8]基于模型预测控制的永磁同步电机控制研究[D]. 魏香龙.北方工业大学 2014
[9]永磁同步电机的模型预测控制研究[D]. 杨佳雨.华北电力大学 2014
[10]电动汽车用永磁同步电机的研究[D]. 温有东.哈尔滨工业大学 2012
本文编号：3032350
【文章来源】：长安大学陕西省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 课题研究背景意义
1.2 国内外研究现状
1.3 本文主要研究内容
第二章 基于开关表的永磁同步电机直接转矩控制
2.1 永磁同步电机简介
2.2 永磁同步电机数学模型
2.2.1 常用的4个坐标系及变换
e与转矩角δ表达式推导"> 2.2.2 PMSM电磁转矩Te与转矩角δ表达式推导
2.2.3 PMSM的最大转矩角
2.3 两电平电压源逆变器及其电压矢量
2.4 基于开关表的直接转矩控制系统控制原理
2.5 仿真及结果分析
2.5.1 仿真条件及参数
2.5.2 仿真结果
2.6 本章小结
第三章 基于固定电压矢量角度选择策略的直接转矩控制
3.1 任意电压矢量作用规律
3.2 直接转矩控制系统电压矢量选择区域及选择策略
3.2.1 电压矢量选择区域划分
3.2.2 电压矢量角度选择策略
3.2.3 基于空间矢量调制技术的电压矢量合成
3.3 仿真及结果分析
3.3.1 仿真条件及参数
3.3.2 仿真结果
3.4 本章小结
第四章 基于变角度预测控制的直接转矩控制
4.1 模型预测控制基本思想
4.2 控制变量预测方程
4.3 评价函数
4.4 预测过程及仿真实现
4.5 仿真及结果分析
4.5.1 仿真条件及参数
4.5.2 仿真结果
4.6 三种策略下仿真结果对比
4.6.1 控制效果评价指标
4.6.2 三种策略下仿真结果计算对比
4.7 本章小结
第五章 基于简化变角度预测的直接转矩控制
5.1 电压矢量角度个数的选择
5.1.1 SPMSM电压矢量角度个数的选择
5.1.2 IPMSM电压矢量角度个数的选择
5.2 控制变量预测方程的简化
5.2.1 定子磁链预测方程的简化
5.2.2 SPMSM电磁转矩预测方程的简化
5.2.3 IPMSM电磁转矩预测方程的简化
5.3 简化变角度预测仿真结果分析
5.3.1 SPMSM下简化变角度预测仿真结果
5.3.2 IPMSM下简化变角度预测仿真结果
5.4 传统及简化策略程序运行用时和计算结果对比
5.4.1 备选电压矢量个数简化运行时间对比
5.4.2 预测计算方程简化运行对比
5.5 本章小结
总结与展望
总结
展望
参考文献
攻读硕士学位期间的学术成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]针对永磁同步电机的解耦预测转矩控制策略研究及其无位置传感器对比分析[J]. 班斐,连广坤,陈彪,顾国彪. 电工技术学报. 2018(S2)
[2]永磁同步电机改进型三矢量模型预测转矩控制[J]. 陈炜,曾思坷,张国政,周湛清. 电工技术学报. 2018(S2)
[3]电动汽车永磁同步电机最优弱磁控制策略[J]. 林程,邢济垒,黄卓然,程兴群. 汽车工程. 2018(11)
[4]计及开关频率优化的永磁同步电机模型预测转矩控制[J]. 田朱杰,吴晓新,於锋,刘兴. 电机与控制应用. 2018(11)
[5]基于动态转矩滞环的TLDMC-PMSM直接转矩控制[J]. 程启明,陈路,程尹曼,孙伟莎,李涛. 中国电机工程学报. 2019(05)
[6]永磁同步电机双模型预测转矩控制策略[J]. 徐艳平,李园园,周钦. 电力电子技术. 2018(06)
[7]基于MTPA的内置式永磁同步电机转矩预测控制[J]. 张旭隆,王峰,张晓,曹言敬. 电机与控制应用. 2018(03)
[8]永磁同步电机有限集模型预测直接转矩控制[J]. 包广清,何婷,刘小宝. 电机与控制应用. 2018(02)
[9]六相串联三相双永磁同步电机预测型直接转矩控制研究[J]. 陈光团,周扬忠. 中国电机工程学报. 2018(15)
[10]基于最大转矩电流比控制的永磁同步电机模型预测控制[J]. 刘雪松,刘文生. 电机与控制应用. 2017(08)
博士论文
[1]永磁同步电机无传感器直接转矩控制的研究[D]. 陆骏.东华大学 2016
[2]永磁同步电机直接转矩控制技术研究[D]. 樊明迪.西北工业大学 2014
[3]永磁同步电机直接转矩控制系统若干关键问题研究[D]. 杨建飞.南京航空航天大学 2011
[4]城轨牵引内置式永磁同步电机驱动系统效率优化控制方法研究[D]. 盛义发.中南大学 2010
[5]PHEV复合电源及Halbach永磁同步电机驱动技术的研究[D]. 张好明.江苏大学 2009
硕士论文
[1]永磁同步电机模型预测直接转矩优化控制策略研究[D]. 樊昱琨.西安理工大学 2018
[2]电动汽车永磁同步轮毂电机直接转矩模型预测控制研究[D]. 赵明星.吉林大学 2018
[3]三相四开关逆变器永磁同步电机系统模型预测控制技术研究[D]. 苏均攀.浙江大学 2018
[4]电动汽车永磁同步电机驱动系统的预测控制方法[D]. 郭婷婷.哈尔滨工业大学 2017
[5]永磁同步电机模型预测控制技术研究[D]. 王岩强.哈尔滨工业大学 2017
[6]三电平逆变器无位置传感器永磁同步电机直接转矩控制研究[D]. 张恩贝.燕山大学 2015
[7]混合动力汽车电机驱动先进控制算法的研究[D]. 郭东山.电子科技大学 2015
[8]基于模型预测控制的永磁同步电机控制研究[D]. 魏香龙.北方工业大学 2014
[9]永磁同步电机的模型预测控制研究[D]. 杨佳雨.华北电力大学 2014
[10]电动汽车用永磁同步电机的研究[D]. 温有东.哈尔滨工业大学 2012
本文编号：3032350
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