本文關(guān)鍵詞：基于動態(tài)規(guī)劃的車用永磁同步電機(jī)再生制動研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：汽車產(chǎn)業(yè)是我國發(fā)展的重要支柱,根據(jù)公安部交管局發(fā)布的數(shù)據(jù),截止2014年底,我國機(jī)動車保有量達(dá)2.64億輛,其中汽車1.54億輛,而且還在增長。汽車業(yè)發(fā)展給我國環(huán)境帶來了很大壓力,廢氣、噪聲對我們的生活及環(huán)境造成了嚴(yán)重危害。同時,汽車消耗了全球石油的百分之五十以上,石油資源也日趨緊張。在這樣嚴(yán)峻的背景下,電動汽車越來越受到世界各國的高度重視[1]。和傳統(tǒng)汽車相比,電動汽車最主要的優(yōu)點(diǎn)是可以通過電機(jī)的再生制動技術(shù)在車輛制動或者減速時回收能量,實(shí)現(xiàn)節(jié)能低污染的性能。電機(jī)作為再生制動技術(shù)的關(guān)鍵因素,一直是人們研究的熱點(diǎn)。永磁同步電機(jī)以其結(jié)構(gòu)簡單、功率密度高、體積小、維修保養(yǎng)方便等特點(diǎn)引起了人們的青睞,并被廣泛的應(yīng)用在汽車領(lǐng)域,并且我國是稀土資源的大國,應(yīng)用永磁同步電機(jī)更具優(yōu)勢。因此,本文對車用永磁同步電機(jī)的再生制動技術(shù)進(jìn)行深入地探討分析。本文針對基于永磁同步電機(jī)的再生制動控制策略進(jìn)行分析研究,在確保安全的情況下,使其盡可能多的回收制動能量。主要內(nèi)容如下:本文首先綜述了電動汽車以及車用永磁同步電機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀,以及再生制動能量回收控制的主要研究策略。其次在對永磁同步電機(jī)基本結(jié)構(gòu)及其工作原理進(jìn)行研究的基礎(chǔ)上,建立了表貼式永磁同步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型,運(yùn)用定向磁場控制的方法,對電機(jī)的轉(zhuǎn)矩進(jìn)行跟蹤控制。通過仿真分析證明其有較好的跟蹤特性,為研究永磁同步電機(jī)的再生制動過程打下基礎(chǔ)。根據(jù)表貼式永磁同步電機(jī)在磁場定向控制下的穩(wěn)態(tài)模型,對永磁同步電機(jī)的再生制動過程進(jìn)行分析,推導(dǎo)出電機(jī)輸入功率模型,并聯(lián)合電池的等效電路模型,分析再生制動過程中電機(jī)與電池之間的功率損失,以此建立再生制動的功率損耗模型。采用再生制動能量瞬時優(yōu)化策略,以再生制動過程中的功率損耗最小為指標(biāo),對電機(jī)轉(zhuǎn)矩進(jìn)行優(yōu)化控制,在保證電機(jī)和電池安全的前提下,間接的達(dá)到能量回收最大化。對ADVISOR軟件中的制動模塊進(jìn)行修改,用本文的瞬時優(yōu)化策略建立S函數(shù)并嵌入制動模塊中,在NEDC工況下對其進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)分析。仿真結(jié)果表明,采用瞬時優(yōu)化策略的結(jié)果要優(yōu)于ADVISOR中的策略。采用基于動態(tài)規(guī)劃算法的全局的優(yōu)化策略對再生制動過程中的功率損失進(jìn)行分析,并在ECE工況下,分別采用全局和瞬時優(yōu)化策略進(jìn)行對比仿真實(shí)驗(yàn)分析。結(jié)果表明,當(dāng)制動時間較短時,瞬時優(yōu)化策略略低于基于動態(tài)規(guī)劃的全局優(yōu)化策略;當(dāng)制動時間較長時,基于動態(tài)規(guī)劃的全局優(yōu)化策略要明顯優(yōu)于瞬時優(yōu)化策略。針對動態(tài)規(guī)劃算法計算量大,無法用于實(shí)時控制的問題,本文提出了基于模型預(yù)測框架的動態(tài)規(guī)劃算法。首先利用當(dāng)前的制動強(qiáng)度采用線性預(yù)測的方法預(yù)測在車輛制動或減速時未來的車速,然后以制動過程中功率損失最小為目標(biāo),用動態(tài)規(guī)劃的方法對預(yù)測區(qū)間里的電機(jī)轉(zhuǎn)矩進(jìn)行滾動優(yōu)化控制,仿真結(jié)果表明采用基于模型預(yù)測框架的動態(tài)規(guī)劃算法的效果基本上能和采用動態(tài)規(guī)劃算法的效果保持一致,但計算時間卻大大減少。對ADVISOR軟件中的制動模塊進(jìn)行修改,用基于模型預(yù)測框架的動態(tài)規(guī)劃算法建立S函數(shù)并嵌入制動模塊中,在NEDC工況下對其進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)分析。仿真結(jié)果表明,采用動態(tài)規(guī)劃和模型預(yù)測控制結(jié)合的策略要優(yōu)于ADVISOR中的策略,證明本文提出的方法能充分利用電機(jī)的制動轉(zhuǎn)矩,并在很大程度上減少了動態(tài)規(guī)劃的計算時間。
【關(guān)鍵詞】：再生制動 永磁同步電機(jī) 矢量控制 動態(tài)規(guī)劃 模型預(yù)測控制
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U469.72;TM341
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第1章 緒論11-17
• 1.1 課題研究背景和意義11-13
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-16
• 1.2.1 電動汽車車載永磁同步電機(jī)研究現(xiàn)狀分析13-14
• 1.2.2 電動汽車再生制動控制策略綜述14-16
• 1.3 本文主要研究內(nèi)容16-17
• 第2章 再生制動系統(tǒng)的機(jī)構(gòu)以及工作原理17-23
• 2.1 混合動力汽車的分類17-18
• 2.2 再生制動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與原理18-20
• 2.2.1 再生制動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)18-19
• 2.2.2 再生制動的基本原理19-20
• 2.3 混合動力車再生制動系統(tǒng)的制動力分配策略20-21
• 2.4 混合動力汽車再生制動的關(guān)鍵問題21-22
• 2.5 本章小結(jié)22-23
• 第3章 永磁同步電機(jī)的矢量控制算法23-41
• 3.1 永磁同步電機(jī)數(shù)學(xué)模型23-28
• 3.1.1 永磁同步電機(jī)的分類23-24
• 3.1.2 永磁同步電機(jī)在三相靜止坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型24-25
• 3.1.3 坐標(biāo)變換25-27
• 3.1.4 永磁同步電機(jī)在兩相坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型27-28
• 3.2 矢量控制方法分析28-39
• 3.2.1 表貼式永磁同步電機(jī)的矢量控制方法28-34
• 3.2.2 仿真實(shí)驗(yàn)分析34-39
• 3.3 本章小結(jié)39-41
• 第4章 再生制動功率損耗的瞬時優(yōu)化策略41-53
• 4.1 再生制動系統(tǒng)的模型41-46
• 4.1.1 永磁同步電機(jī)的制動模型41-43
• 4.1.2 電機(jī)的效率模型43
• 4.1.3 蓄電池模型43-45
• 4.1.4 再生制動過程中的的功率損耗模型45-46
• 4.2 制動功率損耗的瞬時優(yōu)化控制策略46-48
• 4.3 ADVISOR軟件中的仿真實(shí)驗(yàn)分析48-52
• 4.4 本章小結(jié)52-53
• 第5章 制動功率損耗的動態(tài)規(guī)劃全局優(yōu)化策略53-71
• 5.1 動態(tài)規(guī)劃全局優(yōu)化策略53-59
• 5.1.1 動態(tài)規(guī)劃算法53-54
• 5.1.2 制動功率損耗動態(tài)規(guī)劃算法54-55
• 5.1.3 瞬時優(yōu)化和動態(tài)規(guī)劃算法的全局優(yōu)化的對比仿真分析55-59
• 5.2 基于模型預(yù)測控制框架的動態(tài)規(guī)劃優(yōu)化策略59-70
• 5.2.1 模型預(yù)測控制59-61
• 5.2.2 基于模型預(yù)測控制框架的動態(tài)規(guī)劃算法61-64
• 5.2.3 仿真實(shí)驗(yàn)分析64-67
• 5.2.4 ADVISOR軟件中的仿真實(shí)驗(yàn)分析67-70
• 5.3 本章小結(jié)70-71
• 第6章 全文總結(jié)71-73
• 6.1 主要工作與結(jié)論71
• 6.2 遠(yuǎn)景與展望71-73
• 參考文獻(xiàn)73-78
• 致謝78-79
• 作者簡介79
• 攻讀碩士學(xué)位期間的學(xué)術(shù)成果79

【參考文獻(xiàn)】

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  本文關(guān)鍵詞：基于動態(tài)規(guī)劃的車用永磁同步電機(jī)再生制動研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號：280582