车用永磁同步电机全速域矢量控制研究
发布时间：2024-12-10 03:39
随着化石能源紧缺、大气环境污染以及温室效应等问题凸显,新能源电动汽车越发受到关注。电机驱动系统作为电动汽车核心的部件之一,其调速性能直接影响电动汽车的动力性与操控性。永磁同步电机（PMSM）凭借效率高、运行可靠等优点,成为电动汽车首选电机。本文在全速域范围内研究了永磁同步电机的矢量控制策略,并将调速范围划分为基速以下与基速以上。首先,为了满足电动汽车频繁起步、爬坡等低速高扭矩的工况需求,需选择具有凸极效应的内置式PMSM作为驱动电机,其在基速以下的控制策略为最大电流转矩比（MTPA）。针对MTPA控制下突加负载变化致电机转速响应变慢,以及传统滑模变结构的抖振问题,本文提出一种改进幂次的速度滑模控制器（SMC）取代了传统PI速度控制器,仿真结果验证了改进型SMC转速调节器可以稳定地跟随给定转速,改善了系统的稳态精度和响应速度。其次,为了满足电动汽车中高速行驶的需求,PMSM达到基数后需要继续升速。随着转速升高,电机定子绕组电压增大,而车载电源容量一定,输出的电压有限,因此电机在基速以上运行需进行弱磁控制。为了减小电机高速运转下的交、直轴电流耦合效应,本文在传统的负id...
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 电动汽车驱动电机发展现状
1.3 永磁同步电机(PMSM)控制研究现状基本概述
1.3.1 控制策略分类
1.3.2 PMSM矢量控制国内外研究现状
1.4 论文主要研究内容
第二章 PMSM数学模型及SVPWM控制技术
2.1 PMSM数学模型
2.1.1 PMSM结构
2.1.2 系统坐标
2.1.3 坐标变换
2.1.4 在三相静止坐标系A/B/C下的数学模型
2.1.5 在两相转子坐标系d/q下的数学模型
2.2 PMSM稳态运行特性
2.2.1 电流极限圆
2.2.2 电压极限椭圆
2.3 空间脉宽矢量调制(SVPWM)控制技术
2.3.1 SVPWM算法原理
2.3.2 SVPWM仿真实现
2.4 小结
第三章 PMSM在基速以下的矢量控制研究
3.1 基速以下的矢量控制分析
3.2 基于MTPA的控制策略
3.2.1 MTPA算法设计
3.2.2 电流与转矩关系曲线拟合
3.2.3 仿真建立
3.2.4 仿真分析
3.3 改进型速度滑模控制器(SMC)的设计
3.3.1 转速环状态变量方程
3.3.2 积分型滑模切换面
3.3.3 改进型的幂次趋近律
3.3.4 控制率求取和稳定性分析
3.4 基于改进型SMC的 MTPA控制仿真
3.4.1 仿真建立
3.4.2 仿真分析
3.5 小结
第四章 PMSM在基速以上的矢量控制研究
4.1 弱磁控制策略
4.1.1 弱磁原理及区域划分
4.1.2 弱磁方法分类
4.2 基于电流解耦的负id补偿弱磁控制策略
4.2.1 负id补偿弱磁模块
4.2.2 电流解耦模块
4.2.3 仿真分析
4.3 基于单电流调节器的弱磁控制策略研究
4.3.1 定交轴单电流调节器弱磁控制研究
4.3.2 交变轴单电流调节器弱磁控制研究
4.3.3 仿真搭建
4.3.4 仿真分析
4.4 小结
第五章 基于改进型PI控制的交变轴单电流调节器弱磁研究
5.1 转速环模糊PI控制器的设计
5.1.1 参数自整定模糊PI原理
5.1.2 变量论域与量化、比例因子选取
5.1.3 模糊集合与隶属度函数的选取
5.2 电流环抗饱和PI控制器的设计
5.2.1 抗饱和PI控制策略
5.2.2 抗饱和PI电流调节器
5.3 基于改进型PI控制的交变轴弱磁控制策略
5.3.1 仿真搭建
5.3.2 仿真分析
5.4 小结
第六章 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
致谢
参考文献
攻读学位期间主要研究的成果
本文编号：4015550
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 电动汽车驱动电机发展现状
1.3 永磁同步电机(PMSM)控制研究现状基本概述
1.3.1 控制策略分类
1.3.2 PMSM矢量控制国内外研究现状
1.4 论文主要研究内容
第二章 PMSM数学模型及SVPWM控制技术
2.1 PMSM数学模型
2.1.1 PMSM结构
2.1.2 系统坐标
2.1.3 坐标变换
2.1.4 在三相静止坐标系A/B/C下的数学模型
2.1.5 在两相转子坐标系d/q下的数学模型
2.2 PMSM稳态运行特性
2.2.1 电流极限圆
2.2.2 电压极限椭圆
2.3 空间脉宽矢量调制(SVPWM)控制技术
2.3.1 SVPWM算法原理
2.3.2 SVPWM仿真实现
2.4 小结
第三章 PMSM在基速以下的矢量控制研究
3.1 基速以下的矢量控制分析
3.2 基于MTPA的控制策略
3.2.1 MTPA算法设计
3.2.2 电流与转矩关系曲线拟合
3.2.3 仿真建立
3.2.4 仿真分析
3.3 改进型速度滑模控制器(SMC)的设计
3.3.1 转速环状态变量方程
3.3.2 积分型滑模切换面
3.3.3 改进型的幂次趋近律
3.3.4 控制率求取和稳定性分析
3.4 基于改进型SMC的 MTPA控制仿真
3.4.1 仿真建立
3.4.2 仿真分析
3.5 小结
第四章 PMSM在基速以上的矢量控制研究
4.1 弱磁控制策略
4.1.1 弱磁原理及区域划分
4.1.2 弱磁方法分类
4.2 基于电流解耦的负id补偿弱磁控制策略
4.2.1 负id补偿弱磁模块
4.2.2 电流解耦模块
4.2.3 仿真分析
4.3 基于单电流调节器的弱磁控制策略研究
4.3.1 定交轴单电流调节器弱磁控制研究
4.3.2 交变轴单电流调节器弱磁控制研究
4.3.3 仿真搭建
4.3.4 仿真分析
4.4 小结
第五章 基于改进型PI控制的交变轴单电流调节器弱磁研究
5.1 转速环模糊PI控制器的设计
5.1.1 参数自整定模糊PI原理
5.1.2 变量论域与量化、比例因子选取
5.1.3 模糊集合与隶属度函数的选取
5.2 电流环抗饱和PI控制器的设计
5.2.1 抗饱和PI控制策略
5.2.2 抗饱和PI电流调节器
5.3 基于改进型PI控制的交变轴弱磁控制策略
5.3.1 仿真搭建
5.3.2 仿真分析
5.4 小结
第六章 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
致谢
参考文献
攻读学位期间主要研究的成果
本文编号：4015550
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/qiche/4015550.html
