电动汽车用永磁同步电机弱磁调速系统研究

发布时间：2023-05-07 14:39

　　本文以电动汽车用永磁同步电机(PMSM)为研究对象,对内嵌式永磁同步电机(IPMSM)弱磁分区及轨迹规划、弱磁算法的改进与优化和驱动系统的设计与实现等方面分别进行了研究。针对内嵌式永磁同步电机在高温高速下永磁体可能发生不可逆退磁的问题,提出一种定子电流矢量最佳弱磁轨迹控制策略;针对内嵌式永磁同步电机在深度弱磁区域电流、转矩振荡较大,电流调节器易饱和等问题,提出一种负q轴电流补偿的电压反馈弱磁控制策略。(1)建立了三相ABC静止坐标系与两相d-q旋转坐标系下内嵌式永磁同步电机的数学模型。基于旋转d-q轴系下数学模型介绍了矢量控制的概念;结合d-q轴电流矢量图分析了最大转矩电流比(MTPA)控制策略的基本原理与实现;最后简单描述了三相电压源逆变器控制技术与空间矢量脉宽调制(SVPWM)技术。(2)规划了内嵌式永磁同步电机的弱磁轨迹并设计了各区最优电流运行算法。建立了i_d-i_q坐标系以分析电机在弱磁运行过程中受到的电压、电流制约条件;按照最优效率控制原则对电流运行轨迹进行了弱磁分区,并详细介绍了各区域的电流特征。(3)研究了考虑高速、高温下永磁体不...

【文章页数】：82 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 课题的研究背景与意义
        1.1.1 能源与环境
        1.1.2 新能源汽车及其驱动电机
    1.2 永磁同步电机控制技术的发展
    1.3 弱磁控制技术发展及研究现状
    1.4 论文主要工作内容
第2章 永磁同步电机的数学模型与控制技术
    2.1 PMSM结构与工作原理
    2.2 数学建模与矢量控制
        2.2.1 三相静止ABC坐标系下的数学模型
        2.2.2 两相旋转d-q坐标系下的数学模型
    2.3 d-q轴电流矢量图与MTPA控制
    2.4 三相电压源逆变器控制技术
    2.5 本章小结
第3章 内嵌式永磁同步电机弱磁控制算法设计
    3.1 限制条件与运行空间分析
        3.1.1 电压、电流限制条件
        3.1.2 电机定子电流矢量的运行空间
        3.1.3 电机参数对调速特性的影响
    3.2 弱磁分区与电流矢量运行轨迹规划
        3.2.1 规划原则与基速ωb

        3.2.2 弱磁Ⅰ区的电流规划
        3.2.3 弱磁Ⅱ区的电流规划
    3.3 本章小结
第4章 考虑永磁体退磁问题的IPMSM弱磁控制策略
    4.1 永磁体退磁原理
    4.2 永磁体最大退磁电流分析
    4.3 定子电流矢量最佳弱磁轨迹控制策略
    4.4 MATLAB/Simulink仿真验证实验与分析
        4.4.1 转速阶跃下的最佳弱磁轨迹控制仿真实验验证
        4.4.2 负载扰动下的最佳弱磁轨迹控制仿真实验验证
    4.5 本章小结
第5章 基于q轴电流补偿法的深度弱磁控制策略
    5.1 深度弱磁区的电流振荡分析
    5.2 负i_q补偿法弱磁控制策略
    5.3 弱磁性能分析
    5.4 MATLAB/Simulink仿真实验与对比分析
        5.4.1 IPMSM负i_d补偿弱磁控制仿真实验验证
        5.4.2 IPMSM负i_q补偿弱磁控制仿真实验验证
    5.5 稳态特性分析
    5.6 本章小结
第6章 永磁同步电机调速系统的实现
    6.1 PMSM调速系统硬件实验平台
        6.1.1 平台简介
        6.1.2 硬件电路设计
    6.2 实验系统软件设计
        6.2.1 主程序设计
        6.2.2 中断程序设计
        6.2.3 弱磁算法程序设计
    6.3 实验结果与分析
    6.4 本章小结
第7章 总结与展望
    7.1 全文总结
    7.2 对今后工作的展望
参考文献
致谢
个人简历、在校期间发表学术论文与研究成果



本文编号：3810768

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