基于电子无级变速混合动力系统双电机控制算法的研究

发布时间：2017-09-08 14:39

  本文关键词：基于电子无级变速混合动力系统双电机控制算法的研究

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【摘要】：新能源汽车中混合动力汽车以其较长的续驶里程和较好的燃油经济性等特点发展较为迅速。在国内,尤其在城市公交客车领域,混合动力得到快速发展。当前较为成功的混合动力系统为丰田的电子无级变速系统(Electrical Variable Transmission,EVT),其主要应用于小型乘用车,在城市公交客车方面应用较少,因此本文针对电子无级变速混合动力系统在公交客车方面的应用来展开研究。本文所研究的EVT系统由双电机和双行星排组成,根据系统构型的特点,首先介绍了其工作原理,分析了在不同模式下三动力源(发动机、电机MG1和电机MG2)的工作状态,并利用杠杆模型法分析了三动力源的转速、转矩关系。在此基础上推导出系统的转速、转矩输出计算公式,从而明确系统对双电机工作特性的需求,提出了MG1前馈加反馈及MG2转矩补偿的控制算法。电机在EVT系统中起到动力源与模式切换执行机构的作用,其控制系统的响应特性将影响EVT稳态与动态工作特性,因此研究了永磁同步电机及其控制系统。介绍了永磁同步电机矢量及弱磁控制的原理,分析了脉宽调制技术及其实现矢量控制的过程,利用Simulink/Simscape搭建了电机的矢量及弱磁控制仿真模型,对比了有、无弱磁控制策略时电机的输出特性。仿真结果表明:电机的动态响应特性较好;弱磁控制扩大了电机的转速、转矩输出能力,有利于在EVT系统上的应用。在对电机及其控制系统验证的基础上,搭建了EVT车辆机械传动系统模型及控制算法模型,并将电机系统集成到EVT系统中,完成了整车系统集成的仿真。仿真结果显示,MG1前馈加反馈的算法使发动机能够跟随目标工作点,通过对MG2协调控制,降低了系统在模式切换时的冲击,并提高了发动机启动时整车的动力性。
【关键词】：EVT 混合动力 协调控制 电机矢量控制 Simulink/Simscape
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U469.7
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-11
• 第1章 绪论11-23
• 1.1 本文的研究背景及意义11-12
• 1.2 EVT及电机控制的研究现状12-20
• 1.2.1 EVT的研究现状12-19
• 1.2.2 永磁同步电机控制的研究现状19-20
• 1.3 本文研究的主要内容20-23
• 第2章 EVT系统特性及其控制算法23-37
• 2.1 EVT混合动力系统的构型23-24
• 2.2 不同模式下三动力源的特性分析24-34
• 2.2.1 纯电动起步模式24-26
• 2.2.2 启动发动机模式26-28
• 2.2.3 无级变速模式28-32
• 2.2.4 再生制动模式32-33
• 2.2.5 倒车模式33-34
• 2.3 EVT控制算法34-36
• 2.3.1 稳态控制34-35
• 2.3.2 动态控制35-36
• 2.4 本章小结36-37
• 第3章 电机及其控制系统37-55
• 3.1 电机的数学模型37-41
• 3.1.1 坐标系及其变换37-39
• 3.1.2 三相静止坐标系下的数学模型39-40
• 3.1.3 转子坐标系下的电机模型40-41
• 3.2 基于转子坐标系的矢量控制系统41-49
• 3.2.1 电机的转矩控制41-42
• 3.2.2 电压矢量42-44
• 3.2.3 脉宽调制44-49
• 3.3 弱磁控制49-52
• 3.4 电机本体参数设计52-53
• 3.5 本章小结53-55
• 第4章 EVT混合动力双电机系统建模55-79
• 4.1 MATLAB/Simulink/Simscape简介55-56
• 4.2 电机及其控制系统建模56-69
• 4.2.1 坐标变换建模57-60
• 4.2.2 PID控制器建模60-61
• 4.2.3 脉宽调制建模61-67
• 4.2.4 逆变器及电机模型67-69
• 4.2.5 弱磁控制算法建模69
• 4.3 车辆机械传动系统建模69-75
• 4.3.1 发动机模型70-71
• 4.3.2 行星齿轮机构模型71-72
• 4.3.3 差速器模型72
• 4.3.4 车轮模型72-74
• 4.3.5 车体模型74-75
• 4.4 EVT控制算法建模75-77
• 4.5 本章小结77-79
• 第5章 EVT及电机系统仿真与分析79-97
• 5.1 电机及其控制系统仿真分析79-83
• 5.1.1 阶跃负载下的仿真79-81
• 5.1.2 有、无弱磁控制下的电机外特性仿真81-83
• 5.2 EVT集成系统的仿真83-95
• 5.2.1 模式切换过程仿真84-86
• 5.2.2 循环工况仿真86-95
• 5.3 本章小节95-97
• 第6章 全文总结与研究展望97-99
• 6.1 全文总结97-98
• 6.2 研究展望98-99
• 参考文献99-105
• 作者简介及研究成果105-107
• 致谢107

【参考文献】

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本文编号：814556