串联式混合动力电动汽车发电系统设计

发布时间：2017-08-10 19:03

  本文关键词：串联式混合动力电动汽车发电系统设计

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【摘要】：相较化石能源,电能以其清洁、方便、高效、可控等特点越来越受到人们的重视。由于技术相对成熟,节能和环保效果明显,目前,混合动力电动汽车在各国优惠政策的鼓励下,已由小批量生产开始进入快速增长阶段。本论文以串联式混合动力城市公交车的发电系统作为研究对象,以永磁同步发电机的双闭环SVPWM控制模型作为研究基础,以30KW永磁同步发电机整流实验平台的设计开发过程为实例,对内置式永磁同步发电机(IPMSG)PWM整流器控制策略进行了研究和验证。主要包括：首先,介绍了IPMSG的数学模型,对发电机基于转子磁链定向的SVPWM控制系统进行了深入分析。搭建了IPMSG-PWM单位功率因数控制框图和仿真模型,并在此基础上,对双闭环矢量控制策略中的PI控制器参数进行了设计。通过350kW永磁同步发电机PWM整流实验对单位功率因数双闭环矢量控制进行了验证。其次,基于发电机PWM整流单位功率因数控制策略的局限性,以及发电机通过增加定子电感削弱电流谐波后所出现的输出端电压太高的问题,提出了d轴电压闭环的弱磁控制策略,通过增加d轴弱磁电流削弱交轴电枢反应从而达到降压整流的目的。并对额定状态下PWM整流器仿真和实验分析,对比单位功率因数控制下的波形,验证了弱磁控制方法的正确性和可行性。同时,对发电机整流系统中的弱磁控制作了优化,提出了超前磁链角弱磁控制在IPMSG-PWM整流系统中的应用,对其实现方法做了详细论述,并通过仿真和实验,在对比了两种弱磁控制策略的波形后,验证了超前磁链角弱磁控制在发电机整流系统中的有效性和优势。最后,以30KW永磁同步发电机整流系统实验平台的设计开发经历为基础,从硬件选型、电路设计、软件系统等各个方面对发电机整流系统进行了分析,并通过实验波形验证了前述理论的正确性。
【关键词】：串联式混合动力城市公交车 内置式永磁同步发电机 发电机整流弱磁控制 整流系统实验平台
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U469.7
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-13
• 第1章 绪论13-20
• 1.1 课题背景13-14
• 1.1.1 国内外电动汽车发展现状与趋势13-14
• 1.2 混合动力电驱动系构造比较14-16
• 1.3 车用发电机及其整流控制系统的发展16-17
• 1.4 本文研究内容17-18
• 1.4.1 混合动力城市公交车传动系统需求分析17
• 1.4.2 串联式结构发电系统17-18
• 1.4.3 发电系统控制策略18
• 1.5 论文结构安排18-19
• 1.6 课题来源19-20
• 第2章 内置式永磁同步发电机矢量控制20-35
• 2.0 前言20
• 2.1 IPMSG的数学模型20-25
• 2.1.1 凸极式永磁同步发电机等效物理模型20-21
• 2.1.2 三相静止坐标系下的IPMSG数学模型21-22
• 2.1.3 两相静止坐标系下的IPMSG数学模型22-23
• 2.1.4 dq同步旋转坐标系下的IPMSG数学模型23-25
• 2.2 基于转子磁场定向的双闭环电压空间矢量控制系统及仿真25-34
• 2.2.1 IPMSG的电压空间矢量控制25-26
• 2.2.2 双闭环控制系统及其PI控制器设计26-30
• 2.2.3 IPMSG仿真及双闭环控制系统稳定性分析30-34
• 2.3 本章小结34-35
• 第3章 发电机整流系统中弱磁控制原因及原理35-48
• 3.1 前言35-36
• 3.2 发电机弱磁原因分析36-40
• 3.3 d轴弱磁电压环控制原理40-42
• 3.3.1 弱磁控制原理40-41
• 3.3.2 d轴弱磁电压环控制框图设计41-42
• 3.4 d轴弱磁电压环控制仿真研究42-45
• 3.5 实验分析45-46
• 3.6 本章小结46-48
• 第4章 超前磁链角弱磁在IPMSG中的应用48-56
• 4.1 前言48
• 4.2 超前磁链角弱磁控制原理48-51
• 4.2.1 超前角弱磁制理论48-49
• 4.2.2 超前磁链角弱磁原理框图设计49-51
• 4.3 超前磁链角弱磁控制仿真研究51-55
• 4.4 本章小结55-56
• 第5章 IPMSG-PWM整流系统实验设计56-70
• 5.1 前言56
• 5.2 30KW永磁同步发电机整流系统实验平台构成56-58
• 5.3 整流器硬件选型58-61
• 5.3.1 主电路参数58
• 5.3.2 IPM的选型58
• 5.3.3 电容参数计算及选型58-59
• 5.3.4 电流传感器计算及选型59-60
• 5.3.5 电压传感器计算及选型60-61
• 5.4 控制电路硬件与软件设计61-66
• 5.4.1 IPMSG-PWM发电整流系统硬件设计61-63
• 5.4.2 IPMSG-PWM发电整流系统软件设计63-66
• 5.5 实验结果及其分析66-69
• 5.5.1 稳态实验分析67-68
• 5.5.2 动态实验分析68-69
• 5.6 本章小结69-70
• 结论70-72
• 参考文献72-76
• 致谢76-77
• 附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录77-78
• 附录B 攻读学位期间参与的科研项目78

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本文编号：652143