车用永磁同步电机弱磁控制调速系统研究
发布时间：2021-08-17 21:08
随着石油能源危机和城市环境污染问题日益严重,全球范围内众多汽车生产大国（如德国、英国和法国等）陆续宣布燃油汽车停产年限,我国近年来也积极推动纯电动汽车的研究与推广。2018年1月至8月期间,我国车用永磁同步电机（PMSM）装机量达到55.1万台,占总车用电机装机量的78.3%。因此研究车用永磁同步电机的控制技术成为汽车行业的热点之一。汽车频繁起动和加速的特点要求电机在基速（额定转速）内有较高的输出转矩,传统id=0控制算法虽然实现步骤简单,但转矩输出能力不足。另外汽车高转速的特点要求电机具有较宽调速范围,当逆变器输出电压达到极限值时,电机无法通过升压的方式继续升速。因此需采用弱磁控制算法拓宽电机的调速范围,但弱磁过程中随转速上升转矩输出能力下降较快,并且深度弱磁时电流积分饱和问题造成电流震荡严重。本文针对以上需求和存在的问题研究车用永磁同步电机的控制算法,包含如下主要内容:1.首先,以弱磁扩速能力较好的内置式永磁同步电机为研究对象,通过Clark坐标变换和Park坐标变换在dq坐标下建立数学模型以简化控制算法,并在矢量控制模型的基础上研究空间矢量脉宽调制（SVPW...
【文章来源】：重庆邮电大学重庆市
【文章页数】：96 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
MTPA双闭环控制模型图
图 3.3 MTPA 双闭环控制模型图该模型中主要包含转速环 PI、电流环 PI、MTPA 模块、坐标变换模块、SVP块、三相逆变桥模块、PMSM 以及位置与转速检测模块等。首先由转速指令馈转速取偏差，得到 经过速度环PI 调节器得到参考电压si，MTPA 模块接自转速环 PI 调节器输出的电流si，通过公式 3.4 计算电流si与d轴的夹角 ，通过 将 分解到 轴得到能够产生最大转矩的d qi 、i输入给电流环 PI调节流环 PI 调节器计算输出 坐标系下的电压u u 、，由 进行 SVPWM作用到 IGBT 模块后输出 PWM 波即可控制电机调速。MTPA 模块内部结构如图 3.4 所示，该模块的运算是参照公式 3.4 推导搭建法模型，在模块中需预先设定电机的直轴电感dL、交轴电感qL和与转子磁链过转速环得到的输入量si计算后输出 。
图 3.5 0di 仿真模型图 3.5 所示，该模型中反馈转速和指令转速的偏差经过转速环 PI 调节流si直接作为交轴电流qi的给定量，即q si i。直轴电流di的给定量设，即0di 。在电机调速过程中，无需对电流 进行解耦，降低了系以上两个算法的控制模型进行仿真测试，两个控制模型中设定相同设定电机对象的额定功率10Kw，直流母线电压360V DC，基速为2700 35N*m。在仿真模型中给定条件一致，均设定输入转速为 2700rpm 35N*m。进行恒负载起动加速测试，其中转速，定子三相电流和输比结果如图 3.6、图 3.7 和图 3.8 所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]中国新能源汽车产业与技术发展现状及对策[J]. 马建,刘晓东,陈轶嵩,汪贵平,赵轩,贺伊琳,许世维,张凯,张一西. 中国公路学报. 2018(08)
[2]一种永磁同步电机交轴电流误差积分反馈深度弱磁控制策略[J]. 时维国,金鑫. 电机与控制应用. 2018(07)
[3]汽车动力系统永磁同步电机稳定性能控制[J]. 金晶,万衡,黄金华. 计算机仿真. 2018(04)
[4]基于电压闭环反馈的永磁同步电机弱磁调速研究[J]. 王杰,谢源,谢涛. 电机与控制应用. 2018(04)
[5]改善步进电机电流响应速度的抗饱和PI控制[J]. 聂川,祝九思,唐佳. 包装工程. 2017(17)
[6]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)
[7]电动汽车关键技术发展综述[J]. 周栋,戴能红,钟国华,孔繁尘. 轻型汽车技术. 2017(Z2)
[8]基于PWM的开关磁阻电机直接瞬时转矩控制[J]. 朱叶盛,章国宝,黄永明. 电工技术学报. 2017(07)
[9]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)
[10]永磁同步电机控制系统带过调制的弱磁控制策略研究[J]. 涂群章,林加堃,曾繁琦,邹世超,陆影. 兵工学报. 2016(05)
博士论文
[1]高性能永磁同步电机控制方法的研究[D]. 张文娟.湖南大学 2014
硕士论文
[1]电动汽车永磁同步电机弱磁控制方法研究及性能分析[D]. 文光亚.电子科技大学 2018
[2]电动汽车用永磁同步电机控制系统的研究与实现[D]. 魏冰.沈阳工业大学 2017
[3]永磁同步电机矢量控制系统关键技术研究[D]. 韩晓博.合肥工业大学 2017
[4]永磁同步电机直接转矩控制的MTPA控制系统研究[D]. 刘宏宇.哈尔滨理工大学 2017
[5]电动汽车用永磁同步电动机弱磁调速系统的研究[D]. 张宇鹏.华北电力大学(北京) 2017
[6]永磁同步电机转速环PI控制策略研究[D]. 符慧.南京航空航天大学 2017
[7]永磁同步电动机弱磁扩速控制策略研究[D]. 耿俊洋.浙江大学 2017
[8]电动汽车用永磁同步电动机设计及研究[D]. 王欢.沈阳工业大学 2017
[9]永磁同步电机弱磁控制系统的研究[D]. 高舜宇.广东工业大学 2016
[10]纯电动汽车新型内置式永磁同步电机设计与控制研究[D]. 秦福峰.江苏大学 2016
本文编号：3348501
【文章来源】：重庆邮电大学重庆市
【文章页数】：96 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
MTPA双闭环控制模型图
图 3.3 MTPA 双闭环控制模型图该模型中主要包含转速环 PI、电流环 PI、MTPA 模块、坐标变换模块、SVP块、三相逆变桥模块、PMSM 以及位置与转速检测模块等。首先由转速指令馈转速取偏差，得到 经过速度环PI 调节器得到参考电压si，MTPA 模块接自转速环 PI 调节器输出的电流si，通过公式 3.4 计算电流si与d轴的夹角 ，通过 将 分解到 轴得到能够产生最大转矩的d qi 、i输入给电流环 PI调节流环 PI 调节器计算输出 坐标系下的电压u u 、，由 进行 SVPWM作用到 IGBT 模块后输出 PWM 波即可控制电机调速。MTPA 模块内部结构如图 3.4 所示，该模块的运算是参照公式 3.4 推导搭建法模型，在模块中需预先设定电机的直轴电感dL、交轴电感qL和与转子磁链过转速环得到的输入量si计算后输出 。
图 3.5 0di 仿真模型图 3.5 所示，该模型中反馈转速和指令转速的偏差经过转速环 PI 调节流si直接作为交轴电流qi的给定量，即q si i。直轴电流di的给定量设，即0di 。在电机调速过程中，无需对电流 进行解耦，降低了系以上两个算法的控制模型进行仿真测试，两个控制模型中设定相同设定电机对象的额定功率10Kw，直流母线电压360V DC，基速为2700 35N*m。在仿真模型中给定条件一致，均设定输入转速为 2700rpm 35N*m。进行恒负载起动加速测试，其中转速，定子三相电流和输比结果如图 3.6、图 3.7 和图 3.8 所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]中国新能源汽车产业与技术发展现状及对策[J]. 马建,刘晓东,陈轶嵩,汪贵平,赵轩,贺伊琳,许世维,张凯,张一西. 中国公路学报. 2018(08)
[2]一种永磁同步电机交轴电流误差积分反馈深度弱磁控制策略[J]. 时维国,金鑫. 电机与控制应用. 2018(07)
[3]汽车动力系统永磁同步电机稳定性能控制[J]. 金晶,万衡,黄金华. 计算机仿真. 2018(04)
[4]基于电压闭环反馈的永磁同步电机弱磁调速研究[J]. 王杰,谢源,谢涛. 电机与控制应用. 2018(04)
[5]改善步进电机电流响应速度的抗饱和PI控制[J]. 聂川,祝九思,唐佳. 包装工程. 2017(17)
[6]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)
[7]电动汽车关键技术发展综述[J]. 周栋,戴能红,钟国华,孔繁尘. 轻型汽车技术. 2017(Z2)
[8]基于PWM的开关磁阻电机直接瞬时转矩控制[J]. 朱叶盛,章国宝,黄永明. 电工技术学报. 2017(07)
[9]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)
[10]永磁同步电机控制系统带过调制的弱磁控制策略研究[J]. 涂群章,林加堃,曾繁琦,邹世超,陆影. 兵工学报. 2016(05)
博士论文
[1]高性能永磁同步电机控制方法的研究[D]. 张文娟.湖南大学 2014
硕士论文
[1]电动汽车永磁同步电机弱磁控制方法研究及性能分析[D]. 文光亚.电子科技大学 2018
[2]电动汽车用永磁同步电机控制系统的研究与实现[D]. 魏冰.沈阳工业大学 2017
[3]永磁同步电机矢量控制系统关键技术研究[D]. 韩晓博.合肥工业大学 2017
[4]永磁同步电机直接转矩控制的MTPA控制系统研究[D]. 刘宏宇.哈尔滨理工大学 2017
[5]电动汽车用永磁同步电动机弱磁调速系统的研究[D]. 张宇鹏.华北电力大学(北京) 2017
[6]永磁同步电机转速环PI控制策略研究[D]. 符慧.南京航空航天大学 2017
[7]永磁同步电动机弱磁扩速控制策略研究[D]. 耿俊洋.浙江大学 2017
[8]电动汽车用永磁同步电动机设计及研究[D]. 王欢.沈阳工业大学 2017
[9]永磁同步电机弱磁控制系统的研究[D]. 高舜宇.广东工业大学 2016
[10]纯电动汽车新型内置式永磁同步电机设计与控制研究[D]. 秦福峰.江苏大学 2016
本文编号：3348501
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