混合动力汽车用四象限能量转换器建模方法及其控制策略研究

发布时间：2022-10-30 19:24

　　能源问题是目前限制现代工业发展的一个重要因素,而汽车工业是能源消耗的主要去向之一,因此进行汽车的节能研究具有重要的战略意义。四象限混合动力系统是一种用于混合动力电动汽车的新型混联式混合动力传动系统,由于其优良的性能以及紧凑的结构,成为了混合动力电动汽车领域最具有竞争力的理想系统之一。四象限能量转换器（Four-Quadrant Transducer,4QT）是四象限混合动力系统的核心部件。由于其具有双转子结构,目前对四象限能量转换器的建模及控制方法较为复杂。本文以四象限能量转换器为对象,从底层建模、速度控制以及功率优化策略几方面进行以下研究。首先,建立了四象限能量转换器的磁路模型与有限元模型,以此为依据分别进行了磁路解析与有限元分析。分析四象限能量转换器内部磁场耦合性,得出了内、外层等效电机磁耦合程度低的结论。基于以上结论,提出“空间隔离法”并利用该方法对四象限能量转换器机械结构进行解耦,得到可等效为2个传统电机结构的四象限能量转换器解耦模型,并通过理论验证与仿真试验验证了模型的正确性,为四象限能量转换器模型与控制的简化提供基础。基于“空间隔离法”建立的等效电机模型,针对四象限能量转换... 

【文章页数】：84 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
中文摘要
英文摘要
1 绪论
    1.1 课题研究的目的和意义
    1.2 国内外发展现状
        1.2.1 混合动力电动汽车的发展概况
        1.2.2 四象限能量转换器研究现状
    1.3 四象限混合动力系统概述
    1.4 本文研究内容
2 基于空间隔离法的四象限能量转换器的解耦建模研究
    2.1 引言
    2.2 四象限能量转换器结构及工作原理
        2.2.1 四象限能量转换器结构
        2.2.2 四象限能量转换器运行模式
    2.3 四象限能量转换器磁场耦合性分析
        2.3.1 外转子上内、外永磁体同向充磁下的磁场分析
        2.3.2 外转子上内、外永磁体反向充磁下的磁场分析
        2.3.3 电枢绕组的磁动势磁场分析
    2.4 基于空间隔离法的四象限能量转换器机械解耦研究
        2.4.1 四象限能量转换器的机械结构分析
        2.4.2 空间隔离法原理
        2.4.3 四象限能量转换器解耦建模方法
    2.5 四象限能量转换器的解耦模型
    2.6 本章小结
3 基于滑模观测器的四象限能量转换器无位置传感器控制
    3.1 引言
    3.2 滑模观测器的设计
    3.3 四象限能量转换器的无位置传感器控制及实现
    3.4 仿真测试与结果分析
        3.4.1 滑模观测器效果仿真测试
        3.4.2 单端口调速仿真测试
        3.4.3 双端口调速仿真测试
        3.4.4 稳定性效果仿真
    3.5 本章小结
4 基于模糊控制的四象限混合动力系统变结构控制
    4.1 引言
    4.2 四象限混合动力系统结构分析
        4.2.1 四象限混合动力系统工作模式及功率流向分析
        4.2.2 四象限混合动力系统动力源效率分析
    4.3 基于模糊控制的四象限混合动力系统的变结构控制策略
    4.4 变结构模糊控制器设计
        4.4.1 隶属函数设计
        4.4.2 模糊规则设计
    4.5 变结构模糊控制器输出结果仿真
    4.6 本章小结
5 四象限混合动力系统建模仿真分析
    5.1 引言
    5.2 四象限混合动力系统仿真模型及控制结构
    5.3 仿真测试与结果分析
        5.3.1 启动及稳定性仿真测试
        5.3.2 输出调节仿真测试
        5.3.3 模式切换仿真测试
    5.4 本章小结
6 结论
    6.1 本文工作总结
    6.2 后续工作展望
致谢
参考文献
附录
    A.作者在攻读学位期间发表的论文目录
    B.作者在攻读学位期间取得的科研成果目录


【参考文献】：
期刊论文
[1]定子永磁式双转子电机设计与实验研究[J]. 莫丽红,全力,朱孝勇,陈云云,邱海兵.  电工技术学报. 2014(09)
[2]新型定子永磁式双转子电机运行模式分析与实验研究[J]. 陈云云,全力,朱孝勇,火星.  中国电机工程学报. 2014(33)
[3]定子永磁式双转子电机电磁性能分析[J]. 莫丽红,全力,朱孝勇,陈云云,邱海兵,刘修福.  电机与控制学报. 2013(09)
[4]基于电气变速器的混合动力车中动力分配策略[J]. 徐奇伟,宋立伟,崔淑梅,田德文.  电工技术学报. 2013(02)
[5]两级滤波滑模观测器的永磁同步电机无位置传感器控制[J]. 丁文,梁得亮,罗战强.  电机与控制学报. 2012(11)
[6]基于滑模观测器的PMSM无速度传感器研究[J]. 王正,王一平.  微电机. 2012(05)
[7]基于Matlab的永磁同步双定子/双转子电机直接转矩控制的仿真建模[J]. 韩建群,郑萍.  微电机. 2007(04)
[8]混合动力汽车控制策略的研究现状及其发展趋势[J]. 于秀敏,曹珊,李君,高莹,杨世春,钟祥麟,孙平.  机械工程学报. 2006(11)
[9]并联混合动力汽车控制策略与仿真分析研究[J]. 赵子亮,刘东秦,刘明辉,李骏,王庆年.  机械工程学报. 2005(12)
[10]丰田第二代混合动力系统（THSⅡ）[J]. 张金柱.  内燃机. 2005(03)

博士论文
[1]基于CVT的混合动力汽车关键技术研究[D]. 张军.湖南大学 2012
[2]并联式混合动力系统动态协调控制问题的研究[D]. 童毅.清华大学 2004

硕士论文
[1]复合式双电压永磁电机设计与仿真分析[D]. 刘雄.湖南大学 2014
[2]基于自适应滑模观测器的无刷直流电机无位置传感器控制[D]. 卢娜.天津大学 2008
[3]混合动力电动汽车用四象限能量转换器的研究[D]. 刘冉冉.哈尔滨工业大学 2006



本文编号：3699338