本文關(guān)鍵詞：電動(dòng)汽車(chē)用永磁電機(jī)及驅(qū)動(dòng)控制研究

  更多相關(guān)文章： 永磁電機(jī) 外轉(zhuǎn)子永磁輪轂電機(jī) 內(nèi)置式永磁同步電機(jī) 有限元 非線性參數(shù) 查表法最大轉(zhuǎn)矩電流比控制 弱磁控制

【摘要】：隨著能源短缺和環(huán)境污染的問(wèn)題愈演愈烈,發(fā)展電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)已成為汽車(chē)工業(yè)的主要研究方向,而電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)作為電動(dòng)汽車(chē)機(jī)電能量變換的核心部件,具有重要研究意義。在各類(lèi)電機(jī)中,永磁電機(jī)因具有高功率密度和高效率等明顯優(yōu)勢(shì),在中小型電動(dòng)汽車(chē)領(lǐng)域獲得廣泛的應(yīng)用。本文針對(duì)電動(dòng)汽車(chē)用永磁電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),以增強(qiáng)電機(jī)弱磁能力和提高控制性能為出發(fā)點(diǎn),從電機(jī)設(shè)計(jì)和控制策略兩方面進(jìn)行研究,旨在提出一種易于弱磁的外轉(zhuǎn)子永磁輪轂電機(jī)結(jié)構(gòu)和一套動(dòng)態(tài)響應(yīng)快,可靠性高的控制算法,主要包括以下內(nèi)容:首先,針對(duì)表貼式永磁輪轂電機(jī)弱磁困難的缺陷,本文提出了一種轉(zhuǎn)子永磁段與磁阻段圓周向交替分布的新結(jié)構(gòu)交替極外轉(zhuǎn)子永磁輪轂電機(jī),通過(guò)加大電機(jī)的電樞反應(yīng)來(lái)擴(kuò)大電機(jī)的弱磁能力。在槽極匹配的選取上,以9/4和9/5兩種電機(jī)進(jìn)行對(duì)比分析,發(fā)現(xiàn)9/5極單元電機(jī)繞組具有一致性和互補(bǔ)性的特點(diǎn),從而理論上解釋了9/5電機(jī)永磁磁鏈和電感曲線高度正弦的本質(zhì)原因,并進(jìn)行有限元仿真驗(yàn)證。在齒槽轉(zhuǎn)矩的優(yōu)化上,與常規(guī)電機(jī)對(duì)比,分析新結(jié)構(gòu)電機(jī)磁鋼厚度、極弧系數(shù)等重要參數(shù)對(duì)齒槽轉(zhuǎn)矩的影響,分析變化規(guī)律,提出了以弧形鐵心極進(jìn)一步優(yōu)化齒槽轉(zhuǎn)矩的方法。其次,分析新結(jié)構(gòu)電機(jī)的數(shù)學(xué)模型,利用有限元軟件分析電機(jī)參數(shù)的非線性變化并介紹了參數(shù)測(cè)試方法。利用Matlab Simulink建立輪轂電機(jī)的非線性參數(shù)模型,在基于一套完整的控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上仿真驗(yàn)證出新電機(jī)的弱磁擴(kuò)速能力可達(dá)基速的2.5倍以上。接著,針對(duì)內(nèi)置式永磁同步電機(jī)運(yùn)行時(shí)參數(shù)的非線性變化,為提高控制系統(tǒng)的準(zhǔn)確性和魯棒性,提出查表法最大轉(zhuǎn)矩電流比控制;為改善電機(jī)高速弱磁時(shí)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)和可靠性,提出基于電壓反饋復(fù)合電流前饋的弱磁控制策略,在電壓反饋調(diào)節(jié)弱磁給定電流的基礎(chǔ)上加上弱磁電流的前饋計(jì)算使動(dòng)態(tài)響應(yīng)迅速,并通過(guò)Matlab仿真驗(yàn)證了控制策略的可行性。最后,完成基于DSP2812軟件程序設(shè)計(jì),搭建待測(cè)電機(jī)5Kw、陪侍電機(jī)11Kw的對(duì)拖實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。完成樣機(jī)d-q軸電感的非線性測(cè)試,進(jìn)行電機(jī)基速2000rpm帶載額定轉(zhuǎn)矩30N.m、突加突卸載、弱磁升速至4000rpm帶載14N.m等實(shí)驗(yàn),完成指標(biāo)擴(kuò)速比達(dá)到基速2倍。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證本課題采用的控制策略具有有效性和可靠性,基本滿足電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)要求。
【關(guān)鍵詞】：永磁電機(jī) 外轉(zhuǎn)子永磁輪轂電機(jī) 內(nèi)置式永磁同步電機(jī) 有限元 非線性參數(shù) 查表法最大轉(zhuǎn)矩電流比控制 弱磁控制
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：U469.72;TM351
【目錄】：

• 中文摘要4-5
• abstract5-14
• 注釋表14-15
• 縮略詞15-16
• 第一章 緒論16-27
• 1.1 課題背景及意義16-17
• 1.2 電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展現(xiàn)狀17-19
• 1.2.1 國(guó)外電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展現(xiàn)狀17-18
• 1.2.2 國(guó)內(nèi)電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展現(xiàn)狀18-19
• 1.3 電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)電機(jī)概述19-22
• 1.3.1 電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)電機(jī)特點(diǎn)及類(lèi)型19-20
• 1.3.2 電動(dòng)汽車(chē)用傳統(tǒng)永磁同步電機(jī)的研究現(xiàn)狀20-21
• 1.3.3 電動(dòng)汽車(chē)用輪轂永磁電機(jī)的研究現(xiàn)狀21-22
• 1.4 電動(dòng)汽車(chē)用永磁同步電機(jī)控制技術(shù)研究現(xiàn)狀22-25
• 1.4.1 永磁同步電機(jī)控制方法22-23
• 1.4.2 弱磁控制的發(fā)展23
• 1.4.3 外轉(zhuǎn)子永磁輪轂電機(jī)弱磁控制的研究現(xiàn)狀23-25
• 1.4.4 內(nèi)置式永磁同步電機(jī)弱磁控制的主要問(wèn)題25
• 1.5 論文主要研究?jī)?nèi)容25-27
• 第二章 新結(jié)構(gòu)外轉(zhuǎn)子永磁輪轂電機(jī)結(jié)構(gòu)及特性分析27-46
• 2.1 引言27-28
• 2.2 新結(jié)構(gòu)（交替極）永磁輪轂電機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)28-33
• 2.2.1 傳統(tǒng)的表貼外轉(zhuǎn)子永磁電機(jī)28
• 2.2.2 復(fù)合轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的永磁電機(jī)28-30
• 2.2.3 新結(jié)構(gòu)（交替極）永磁輪轂電機(jī)基本結(jié)構(gòu)30-33
• 2.3 新結(jié)構(gòu)（交替極）永磁電機(jī)關(guān)鍵參數(shù)的優(yōu)化33-43
• 2.3.1 新電機(jī)基本參數(shù)33
• 2.3.2 槽極匹配選擇33-38
• 2.3.3 易于弱磁的電機(jī)參數(shù)分析38-40
• 2.3.4 齒槽轉(zhuǎn)矩優(yōu)化設(shè)計(jì)40-43
• 2.4 新結(jié)構(gòu)（交替極）電機(jī)與傳統(tǒng)表貼電機(jī)的電磁特性比較43-45
• 2.4.1 直軸電感43-45
• 2.4.2 額定情況下轉(zhuǎn)矩大小45
• 2.5 本章小結(jié)45-46
• 第三章 新結(jié)構(gòu)永磁電機(jī)的數(shù)學(xué)模型及非線性參數(shù)測(cè)試46-53
• 3.1 引言46
• 3.2 新結(jié)構(gòu)永磁電機(jī)的數(shù)學(xué)模型46-48
• 3.3 新結(jié)構(gòu)永磁電機(jī)的矢量控制原理48-49
• 3.4 永磁電機(jī)的非線性參數(shù)測(cè)試49-52
• 3.4.1 有限元方法對(duì)定子交直軸電感的求取49
• 3.4.2 永磁電機(jī)定子參數(shù)離線辨識(shí)方法49-51
• 3.4.3 定子參數(shù)實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果51-52
• 3.5 本章小結(jié)52-53
• 第四章 永磁電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制研究53-66
• 4.1 引言53
• 4.2 永磁同步電機(jī)的矢量控制策略53-54
• 4.2.10di = 控制53
• 4.2.2 最大轉(zhuǎn)矩/電流控制53-54
• 4.2.3 弱磁控制54
• 4.3 MTPA控制方法54-56
• 4.3.1 公式計(jì)算法的MTPA控制54-55
• 4.3.2 基于查表法的MTPA控制55-56
• 4.4 弱磁控制原理及方法56-65
• 4.4.1.弱磁控制的電壓電流限制圓軌跡56-57
• 4.4.2 弱磁控制的三個(gè)運(yùn)行區(qū)57-61
• 4.4.3 永磁電機(jī)弱磁調(diào)速原理61-62
• 4.4.4 基于電壓反饋復(fù)合前饋弱磁控制策略62-65
• 4.5 本章小結(jié)65-66
• 第五章 永磁電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制仿真驗(yàn)證66-77
• 5.1 引言66
• 5.2 新結(jié)構(gòu)外轉(zhuǎn)子永磁輪轂電機(jī)基于非線性模型的仿真驗(yàn)證66-71
• 5.2.1 輪轂電機(jī)非線性模型的建立66-68
• 5.2.2 輪轂電機(jī)非線性模型的仿真驗(yàn)證68-70
• 5.2.3 新結(jié)構(gòu)輪轂電機(jī)與常規(guī)直驅(qū)永磁輪轂電機(jī)弱磁能力對(duì)比的仿真驗(yàn)證70-71
• 5.3 內(nèi)置式永磁同步電機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制的仿真驗(yàn)證71-76
• 5.3.0 電機(jī)參數(shù)71
• 5.3.1 查表法MTPA中最大轉(zhuǎn)矩角的有限元仿真71-73
• 5.3.2 控制算法仿真模型的建立73-74
• 5.3.3 MTPA控制仿真結(jié)果74-75
• 5.3.4 弱磁控制仿真結(jié)果75-76
• 5.4 本章小結(jié)76-77
• 第六章 電動(dòng)汽車(chē)用內(nèi)置式永磁同步電機(jī)的控制系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證77-87
• 6.1 引言77-78
• 6.2 MTPA曲線測(cè)試78-80
• 6.2.1 測(cè)試系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)78
• 6.2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析78-80
• 6.3 查表法MTPA控制80-83
• 6.3.1 軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)80-81
• 6.3.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析81-83
• 6.4 弱磁控制83-86
• 6.4.1 軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)83-84
• 6.4.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析84-86
• 6.5 本章小結(jié)86-87
• 第七章 總結(jié)與展望87-89
• 7.1 全文工作總結(jié)87
• 7.2 后續(xù)工作展望87-89
• 參考文獻(xiàn)89-92
• 致謝92-93
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文93

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 韓華明;羅靖;;新能源汽車(chē):政策下的“寵兒”[J];中國(guó)石化;2013年09期

2 王曉遠(yuǎn);李志明;;分?jǐn)?shù)槽繞組永磁同步電機(jī)不平衡磁拉力的分析[J];微電機(jī);2013年02期

3 蔣瑛;羅明志;;中國(guó)原油進(jìn)口對(duì)國(guó)際油價(jià)波動(dòng)的影響及其戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型研究[J];四川大學(xué)學(xué)報(bào)(哲學(xué)社會(huì)科學(xué)版);2012年06期

4 李周清;;外轉(zhuǎn)子永磁輪轂電機(jī)的設(shè)計(jì)研究[J];機(jī)電工程技術(shù);2012年03期

5 云潔;;我國(guó)新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展概況及問(wèn)題與思考[J];上海節(jié)能;2012年02期

6 程如煙;;各國(guó)政府支持電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展的最新舉措和動(dòng)向[J];科技進(jìn)步與對(duì)策;2011年15期

7 楊方;張義斌;葛旭波;;中美日電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展趨勢(shì)及特點(diǎn)分析[J];能源技術(shù)經(jīng)濟(jì);2011年07期

8 辛鳳影;王海博;;電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展現(xiàn)狀與商業(yè)化前景分析[J];國(guó)際石油經(jīng)濟(jì);2010年07期

9 劉吉柱;郝雙暉;孫明沖;鄭偉峰;郝明暉;;永磁同步輪轂電機(jī)設(shè)計(jì)及其弱磁控制研究[J];微電機(jī);2010年02期

10 嚴(yán)嵐,賀益康;復(fù)合轉(zhuǎn)子永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)弱磁特性研究[J];電工技術(shù)學(xué)報(bào);2004年03期

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前7條

1 馬明;我國(guó)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)業(yè)關(guān)聯(lián)及效率演進(jìn)研究[D];吉林大學(xué);2012年

2 陳學(xué)珍;新型ALA+SPM合式轉(zhuǎn)子電機(jī)設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)研究[D];華中科技大學(xué);2011年

3 宮海龍;高轉(zhuǎn)矩永磁輪轂電機(jī)磁系統(tǒng)的研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2011年

4 吳世華;電動(dòng)汽車(chē)用永磁同步電機(jī)設(shè)計(jì)方法及相關(guān)問(wèn)題的研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2010年

5 鄭維;混合動(dòng)力汽車(chē)動(dòng)力總成參數(shù)匹配方法與控制策略的研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2010年

6 費(fèi)德成;HEV用永磁同步電機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì)與系統(tǒng)性能分析[D];江蘇大學(xué);2008年

7 尹華杰;主軸永磁同步電機(jī)電磁結(jié)構(gòu)及“弱磁”問(wèn)題的研究[D];華中理工大學(xué);1994年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 鄭凱元;高性能永磁同步伺服系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];北方工業(yè)大學(xué);2013年

2 姜穎異;基于DSP的永磁同步電機(jī)弱磁控制系統(tǒng)的研究[D];華南理工大學(xué);2013年

3 高銘澤;中國(guó)新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)研究[D];吉林大學(xué);2013年

4 韓錦瑞;廣東電網(wǎng)公司應(yīng)對(duì)電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展的規(guī)劃建設(shè)策略研究[D];華北電力大學(xué);2013年

5 孫姣;經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展條件下石油消費(fèi)量對(duì)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的影響[D];西南財(cái)經(jīng)大學(xué);2013年

6 吳應(yīng)軍;電動(dòng)汽車(chē)用直驅(qū)式輪轂電機(jī)的研究[D];武漢理工大學(xué);2012年

7 阮輝平;中國(guó)電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究[D];昆明理工大學(xué);2012年

8 史駿;純電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)研究[D];長(zhǎng)安大學(xué);2011年

9 谷峪;電動(dòng)汽車(chē)用永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì)[D];武漢理工大學(xué);2007年

10 曹永娟;高性能永磁同步電機(jī)性能分析與設(shè)計(jì)[D];東南大學(xué);2005年

，

本文編號(hào)：800428