基于电机转矩波动抑制的电动车驱动系统振动性能优化

发布时间：2023-05-07 13:19

　　随着电动车的发展与普及,动力源发生改变的电动车扭振问题成为了研究的热点。对于纯电动车而言,激励源从发动机的扭矩波动变为了驱动电机的转矩脉动,在电机运转过程中,由逆变器非线性特性以及电机本体结构非理想化导致的转矩脉动直接传递到驱动系统零部件上造成扭振。因此,作者从降低逆变电路谐波的角度来抑制电机转矩波动,进而达到优化电动车驱动系统扭振的目的。本文首先分析了永磁同步电机的工作机理,从电机的数学模型入手分析了逆变电路非线性等因素对永磁同步电机转矩的影响,通过maltab仿真平台,构建了电机控制系统模型,仿真结果发现因逆变电路非线性导致电机三项定子工作电流存在大量5、7等高阶次谐波,进而导致电机输出转矩存在6、12阶波动。其次,使用Amesim软件建立了包含减速器、差速器、半轴、驱动轮的电动车驱动系统物理模型,软件计算自由振动方程得到物理模型的固有频率和振型。通过计算发现,电动车在以4km/h和12km/h等车速行驶下,电机转矩高阶谐波频率在传动系三阶、四阶固有频率附近,此时易发生较为严重的共振现象,需对此车速下电机转矩高阶谐波进行抑制。为此,提出了一种实时计算谐波周期的平均电流法来减少电机转...

【文章页数】：95 页

【学位级别】：硕士

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摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 课题的研究背景和意义
        1.1.1 课题背景
        1.1.2 研究意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 车用驱动电机国内外研究现状
        1.2.2 电机转矩特性研究现状
        1.2.3 电机转矩波动控制策略研究现状
        1.2.4 电动车传动系扭振研究现状
    1.3 本文研究内容
第二章 永磁同步电机数学模型与转矩波动分析
    2.1 永磁同步电机结构与驱动原理
    2.2 车用永磁同步电机数学模型
        2.2.1 三相静止坐标轴系下的电机数学模型
        2.2.2 坐标变换
        2.2.3 旋转坐标系下永磁同步电机数学模型
    2.3 永磁同步电机转矩波动原因分析
        2.3.1 逆变器死区效应导致的谐波
        2.3.2 逆变器管压降导致的谐波
    2.4 车用永磁同步电机矢量控制
        2.4.1 矢量控制方法介绍
        2.4.2 永磁同步电机矢量控制模型
    2.5 仿真结果分析
    2.6 本章小结
第三章 电动车传动系固有特性及扭振分析
    3.1 传动系激励源分析
    3.2 电动车传动系集中质量模型构建
        3.2.1 驱动电机模型的简化
        3.2.2 减速器模型的简化
        3.2.3 差速器、半轴和车轮模型的简化
    3.3 电动车传动系物理模型建立
    3.4 传动系扭振固有特性分析
        3.4.1 传动系自由扭振方程
        3.4.2 传动系扭振的固有频率和振型分析
        3.4.3 传动系强迫扭振分析
    3.5 本章小结
第四章 电机转矩谐波抑制策略研究
    4.1 车用驱动电机转矩波动抑制策略
        4.1.1 改进平均电流法提取谐波电流
        4.1.2 计算谐波补偿电压
    4.2 谐波电流抑制策略模型
        4.2.1 5 、7 次谐波坐标变换模块
        4.2.2 谐波提取模块
        4.2.3 谐波电压计算、补偿模块
    4.3 仿真结果对比分析
        4.3.1 5 、7 阶谐波抑制结果分析
        4.3.2 11 、13 阶谐波抑制结果分析
    4.4 本章小结
第五章 电机转矩优化后传动系扭振仿真分析
    5.1 Matlab和 Amesim软件联合仿真
        5.1.1 联合仿真介绍
        5.1.2 联合仿真模型设置
    5.2 传动系扭振优化结果分析
        5.2.1 瞬态加速工况
        5.2.2 稳态匀速工况
    5.3 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 全文总结
    6.2 展望
参考文献
作者简介
致谢



本文编号：3810647