基于线电压调制的电动汽车永磁同步电机电流预测控制系统研究
发布时间：2021-02-25 15:46
面对环境和资源的双重压力,纯电动汽车因为其出色的加减速性能、与电网互补的调峰调谷性能以及清洁环保而受到重点关注。电动汽车电驱系统作为电动汽车三电系统的重要组成部分,其发展是制约电动汽车发展的重要因素。内置式永磁同步电机因为其高功率密度、高输出转矩比,正逐步成为纯电动汽车驱动电机的主流驱动电机。因此,研究应用于电动汽车中的低电压大电流内置式永磁同步电机的控制器算法至关重要。本文首先建立了内置式永磁同步电机的数学模型,在三相静止坐标系、两相静止坐标系、两相旋转坐标系下分析了对应的电机模型,继而分析了矢量控制的基本原理。在矢量控制的基础上,分析了适用于电动汽车用内置式永磁同步电机的最大转矩电流比控制和弱磁控制原理。在双闭环矢量控制的基础上,本文提出了基于线电压调制的扩张状态观测器电流预测控制策略。在速度闭环中使用扩张状态观测器对电机运行时的负载扰动、摩擦、转矩误差等扰动量进行观测,相比于PI控制器,有效改善了电机速度的动态响应并减小了超调量。在电流闭环中使用预测控制,针对内置式永磁同步电机给出了简化预测模型,相比于PI控制器,有效提升了电流的响应速度并基本消除了大功率时交直轴电压存在运动耦合...
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景
1.2 电动汽车电驱系统国内外研究现状
1.2.1 电动汽车整体研究概况
1.2.2 永磁同步电机本体研究现状
1.2.3 永磁同步电机控制策略研究现状
1.3 本文主要研究内容
第二章 内置式永磁同步电机的数学模型及基本控制原理
2.1 内置式永磁同步电机的数学模型
2.2 矢量控制基础（Clark变换和Park变换）
2.2.1 Clark变换
2.2.2 Park变换
2.3 最大转矩电流比控制
2.4 弱磁控制
2.5 本章小结
第三章 基于线电压调制的扩张状态观测器电流预测控制
3.1 传统PI控制
3.2 基于扩张状态观测器的速度环控制策略
3.2.1 扩张状态观测器的设计
3.2.2 扩张状态观测器速度环控制策略的仿真结果及分析
3.3 内置式永磁同步电机电流预测控制技术
3.3.1 电流预测控制算法的基本原理
3.3.2 消除磁链参数的影响
3.3.3 电流预测控制器的仿真结果及分析
3.3.4 应用扩张状态观测器速度控制的电流预测控制仿真结果及分析
3.4 线电压调制技术
3.4.1 线电压调制技术基本原理
3.4.2 基于线电压调制的扩张状态观测器电流预测控制计算时间及分析
3.5 本章小结
第四章 实验验证与控制器档位、加减速等辅助功能的实现
4.1 电动汽车硬件实验平台及相关参数
4.2 本文提出的驱动控制策略实验验证
4.2.1 电流预测控制器的实验结果及分析
4.2.2 扩张状态观测器速度环控制策略的实验结果及分析
4.3 档位切换功能和加减速、刹车功能的实现
4.3.1 档位切换功能的实现
4.3.2 加减速、刹车功能的实现
4.4 转子位置检测功能的实现
4.4.1 磁检测转子定位法
4.4.2 锁相环解码算法
4.5 电机加减速、刹车的实验波形
4.6 本章小结
第五章 总结与展望
参考文献
附录
在学期间研究成果及论文发表情况
作者简介
教育经历
论文发表
项目参与
【参考文献】：
期刊论文
[1]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)
[2]线电压调制的PWM逆变器相电流重构策略[J]. 程明,姜云磊,王伟,王青松. 电机与控制学报. 2018(02)
[3]考虑磁路饱和的IPMSM电感辨识算法及变参数MTPA控制策略[J]. 李峰,夏超英. 电工技术学报. 2017(11)
[4]内置式永磁同步电机MTPA和弱磁控制[J]. 宋建国,林强强,牟蓬涛,张震. 电力电子技术. 2017(05)
[5]电动汽车用永磁同步电机弱磁控制策略综述[J]. 康劲松,蒋飞,钟再敏,张舟云. 电源学报. 2017(01)
[6]考虑延时补偿的永磁同步电机电流预测控制[J]. 张永昌,高素雨. 电气工程学报. 2016(03)
[7]永磁同步电机参数离线辨识[J]. 岳巍,高艳霞. 工业控制计算机. 2016(02)
[8]基于DSP28335的最小占空比跟踪法研究[J]. 王亚,程明,王伟. 电力电子技术. 2015(07)
[9]永磁同步电机电流预测控制电流静差消除算法[J]. 王庚,杨明,牛里,贵献国,徐殿国. 中国电机工程学报. 2015(10)
[10]永磁同步电机的模型预测电流控制器研究[J]. 王东文,李崇坚,吴尧,佟宁泽. 电工技术学报. 2014(S1)
博士论文
[1]基于预测控制的电动汽车用永磁同步电机控制策略与关键技术研究[D]. 刘旭东.山东大学 2016
[2]电动汽车永磁同步电机电流分段优化控制策略研究[D]. 毛亮亮.哈尔滨理工大学 2016
[3]内置式永磁同步电动机的优化设计及弱磁控制研究[D]. 王艾萌.华北电力大学（河北） 2010
硕士论文
[1]基于电流预测的永磁同步电机矢量控制算法研究[D]. 孙晓.西南交通大学 2017
[2]基于参数辨识的车用永磁同步电机矢量控制研究[D]. 高梦春.大连理工大学 2017
[3]基于电感辨识的永磁同步电机最大转矩电流比控制[D]. 任宇飞.江苏大学 2017
[4]基于惯量辨识的永磁同步电机自适应控制策略研究[D]. 陈磊.浙江大学 2017
[5]永磁同步电机伺服系统的滑模控制研究与应用[D]. 卢涛.青岛大学 2015
[6]基于扰动观测的永磁同步电机电流预测控制研究[D]. 刘博.哈尔滨工业大学 2015
[7]伺服系统在线参数自整定及优化技术研究[D]. 刘子剑.哈尔滨工业大学 2014
[8]基于DSP的电动汽车用永磁同步电机驱动系统研究[D]. 尹桂春.山东大学 2014
[9]基于DSP的永磁同步电机控制系统的研究[D]. 卢彬芳.浙江大学 2014
[10]基于线电压调制的逆变器的控制策略的研究[D]. 杜洪军.东北大学 2013
本文编号：3051190
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景
1.2 电动汽车电驱系统国内外研究现状
1.2.1 电动汽车整体研究概况
1.2.2 永磁同步电机本体研究现状
1.2.3 永磁同步电机控制策略研究现状
1.3 本文主要研究内容
第二章 内置式永磁同步电机的数学模型及基本控制原理
2.1 内置式永磁同步电机的数学模型
2.2 矢量控制基础（Clark变换和Park变换）
2.2.1 Clark变换
2.2.2 Park变换
2.3 最大转矩电流比控制
2.4 弱磁控制
2.5 本章小结
第三章 基于线电压调制的扩张状态观测器电流预测控制
3.1 传统PI控制
3.2 基于扩张状态观测器的速度环控制策略
3.2.1 扩张状态观测器的设计
3.2.2 扩张状态观测器速度环控制策略的仿真结果及分析
3.3 内置式永磁同步电机电流预测控制技术
3.3.1 电流预测控制算法的基本原理
3.3.2 消除磁链参数的影响
3.3.3 电流预测控制器的仿真结果及分析
3.3.4 应用扩张状态观测器速度控制的电流预测控制仿真结果及分析
3.4 线电压调制技术
3.4.1 线电压调制技术基本原理
3.4.2 基于线电压调制的扩张状态观测器电流预测控制计算时间及分析
3.5 本章小结
第四章 实验验证与控制器档位、加减速等辅助功能的实现
4.1 电动汽车硬件实验平台及相关参数
4.2 本文提出的驱动控制策略实验验证
4.2.1 电流预测控制器的实验结果及分析
4.2.2 扩张状态观测器速度环控制策略的实验结果及分析
4.3 档位切换功能和加减速、刹车功能的实现
4.3.1 档位切换功能的实现
4.3.2 加减速、刹车功能的实现
4.4 转子位置检测功能的实现
4.4.1 磁检测转子定位法
4.4.2 锁相环解码算法
4.5 电机加减速、刹车的实验波形
4.6 本章小结
第五章 总结与展望
参考文献
附录
在学期间研究成果及论文发表情况
作者简介
教育经历
论文发表
项目参与
【参考文献】：
期刊论文
[1]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)
[2]线电压调制的PWM逆变器相电流重构策略[J]. 程明,姜云磊,王伟,王青松. 电机与控制学报. 2018(02)
[3]考虑磁路饱和的IPMSM电感辨识算法及变参数MTPA控制策略[J]. 李峰,夏超英. 电工技术学报. 2017(11)
[4]内置式永磁同步电机MTPA和弱磁控制[J]. 宋建国,林强强,牟蓬涛,张震. 电力电子技术. 2017(05)
[5]电动汽车用永磁同步电机弱磁控制策略综述[J]. 康劲松,蒋飞,钟再敏,张舟云. 电源学报. 2017(01)
[6]考虑延时补偿的永磁同步电机电流预测控制[J]. 张永昌,高素雨. 电气工程学报. 2016(03)
[7]永磁同步电机参数离线辨识[J]. 岳巍,高艳霞. 工业控制计算机. 2016(02)
[8]基于DSP28335的最小占空比跟踪法研究[J]. 王亚,程明,王伟. 电力电子技术. 2015(07)
[9]永磁同步电机电流预测控制电流静差消除算法[J]. 王庚,杨明,牛里,贵献国,徐殿国. 中国电机工程学报. 2015(10)
[10]永磁同步电机的模型预测电流控制器研究[J]. 王东文,李崇坚,吴尧,佟宁泽. 电工技术学报. 2014(S1)
博士论文
[1]基于预测控制的电动汽车用永磁同步电机控制策略与关键技术研究[D]. 刘旭东.山东大学 2016
[2]电动汽车永磁同步电机电流分段优化控制策略研究[D]. 毛亮亮.哈尔滨理工大学 2016
[3]内置式永磁同步电动机的优化设计及弱磁控制研究[D]. 王艾萌.华北电力大学（河北） 2010
硕士论文
[1]基于电流预测的永磁同步电机矢量控制算法研究[D]. 孙晓.西南交通大学 2017
[2]基于参数辨识的车用永磁同步电机矢量控制研究[D]. 高梦春.大连理工大学 2017
[3]基于电感辨识的永磁同步电机最大转矩电流比控制[D]. 任宇飞.江苏大学 2017
[4]基于惯量辨识的永磁同步电机自适应控制策略研究[D]. 陈磊.浙江大学 2017
[5]永磁同步电机伺服系统的滑模控制研究与应用[D]. 卢涛.青岛大学 2015
[6]基于扰动观测的永磁同步电机电流预测控制研究[D]. 刘博.哈尔滨工业大学 2015
[7]伺服系统在线参数自整定及优化技术研究[D]. 刘子剑.哈尔滨工业大学 2014
[8]基于DSP的电动汽车用永磁同步电机驱动系统研究[D]. 尹桂春.山东大学 2014
[9]基于DSP的永磁同步电机控制系统的研究[D]. 卢彬芳.浙江大学 2014
[10]基于线电压调制的逆变器的控制策略的研究[D]. 杜洪军.东北大学 2013
本文编号：3051190
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/qiche/3051190.html
