本文關(guān)鍵詞：電動汽車用永磁同步輪轂電機(jī)轉(zhuǎn)矩跟蹤控制

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【摘要】：為擺脫對不可再生的石油能源的依賴和減少對空氣的污染量，汽車行業(yè)一直在努力研發(fā)更為先進(jìn)可靠的電動汽車。電動汽車與傳統(tǒng)燃油汽車的最大區(qū)別在于采用由電池能源供電的電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)，目前有集中式驅(qū)動和分布式驅(qū)動。輪轂電機(jī)驅(qū)動技術(shù)因其節(jié)省空間和提高汽車整車控制性能等優(yōu)點，成為當(dāng)前熱門研究對象。本文基于整車以轉(zhuǎn)矩需求為中心的控制策略，，確定了對輪轂電機(jī)進(jìn)行轉(zhuǎn)矩跟蹤控制的研究。本文主要解決輪轂電機(jī)力矩精確控制問題，以滿足電動汽車良好的駕駛性能。 本文針對電動汽車對輪轂電機(jī)提出的啟動轉(zhuǎn)矩大、功率密度大、可靠性高等性能要求，選擇具有功率密度高、轉(zhuǎn)矩性能好和過載能力強(qiáng)等優(yōu)點的永磁同步電機(jī)（PMSM）作為輪轂電機(jī)的電機(jī)本體，并對輪轂電機(jī)和永磁同步電機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)做詳細(xì)介紹。為了解和簡化PMSM的數(shù)學(xué)模型，本文利用坐標(biāo)轉(zhuǎn)換原理將PMSM在ABC三相數(shù)學(xué)模型分別轉(zhuǎn)換為αβ軸數(shù)學(xué)模型和dq軸數(shù)學(xué)模型。 本文針對目前發(fā)展和應(yīng)用最為成熟的矢量控制算法（FOC）和直接轉(zhuǎn)矩控制算法（DTC）進(jìn)行理論分析和實驗對比，可知矢量控制算法能穩(wěn)定控制電機(jī)，但算法中的坐標(biāo)變換增加了算法的計算量，需要實時監(jiān)測電機(jī)位置；直接轉(zhuǎn)矩控制算法能快速控制電機(jī)，但同時存在轉(zhuǎn)矩脈動大、控制穩(wěn)定性較弱的特點。本文決定將兩種算法的優(yōu)點相結(jié)合，并利用更先進(jìn)的估計算法和控制算法設(shè)計出可以實現(xiàn)快速并精確控制電機(jī)的算法。 本文的主要創(chuàng)新點： 1.本文采用EKF算法搭建DTC中的磁鏈估計器。針對PMSM具有的非線性、強(qiáng)耦合及參數(shù)不確定特點，EKF算法具有比傳統(tǒng)DTC中純積分估計器更強(qiáng)的抗干擾性，并且可以避免純積分固有的誤差累計及積分飽和問題，估計更精確，動態(tài)性能更好。 2.本文將FOC算法中的SVM技術(shù)應(yīng)用到傳統(tǒng)DTC中，代替開關(guān)表查詢模塊。傳統(tǒng)開關(guān)表查詢只在單位采樣時間發(fā)送一個基本電壓單位矢量，對電機(jī)進(jìn)行近似控制，SVM通過單位電壓矢量間的合成來給電機(jī)輸出合適的控制電壓，可以改善傳統(tǒng)開關(guān)表所帶來的磁鏈、轉(zhuǎn)矩脈動問題。 3.本文針對永磁同步電機(jī)非線性、強(qiáng)耦合及參數(shù)不確定特點，采用先進(jìn)的非線性控制算法“三步法”對電機(jī)進(jìn)行控制。三步法控制算法包含穩(wěn)態(tài)控制環(huán)節(jié)、前饋控制環(huán)節(jié)和誤差反饋控制環(huán)節(jié)，層層遞進(jìn)，控制結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn)，三步法控制增益可隨系統(tǒng)狀態(tài)而變，對電機(jī)運行在不同工作狀態(tài)中具有一定的自調(diào)節(jié)功能，魯棒性強(qiáng)，提高對電機(jī)的控制性能，更好的實現(xiàn)快速精確的轉(zhuǎn)矩跟蹤控制目標(biāo)。
【關(guān)鍵詞】：輪轂電機(jī) 轉(zhuǎn)矩跟蹤控制 永磁同步電機(jī) 矢量控制 直接轉(zhuǎn)矩控制 擴(kuò)展卡爾曼 三步法
【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】：2015
【分類號】：TM341;U469.72
【目錄】：

• 前言4-5
• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 插圖目錄11-13
• 第1章 緒論13-23
• 1.1 課題背景及研究意義13-14
• 1.2 輪轂電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)14-18
• 1.3 輪轂電機(jī)控制研究現(xiàn)狀18-21
• 1.4 本文的主要研究內(nèi)容21-23
• 第2章 永磁同步輪轂電機(jī)工作原理及模型23-35
• 2.1 引言23
• 2.2 永磁同步輪轂電機(jī)轉(zhuǎn)矩控制策略23-24
• 2.3 永磁同步輪轂電機(jī)結(jié)構(gòu)24-26
• 2.4 永磁同步輪轂電機(jī)數(shù)學(xué)模型26-33
• 2.4.1 永磁同步電機(jī)三相靜止坐標(biāo)系下數(shù)學(xué)模型26-28
• 2.4.2 坐標(biāo)變換28-32
• 2.4.3 永磁同步電機(jī)在兩相靜止坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型32-33
• 2.4.4 永磁同步電機(jī)在兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型33
• 2.5 本章小結(jié)33-35
• 第3章 永磁同步輪轂電機(jī)傳統(tǒng)控制算法對比35-57
• 3.1 引言35
• 3.2 矢量控制算法35-45
• 3.2.1 矢量控制原理35-41
• 3.2.2 電流解耦控制器設(shè)計41-45
• 3.3 直接轉(zhuǎn)矩控制算法45-50
• 3.4 矢量控制算法和直接轉(zhuǎn)矩控制算法對比50-53
• 3.4.1 FOC和DTC理論分析對比50
• 3.4.2 FOC和DTC仿真實驗對比50-53
• 3.5 轉(zhuǎn)矩脈動分析及影響53-55
• 3.6 本章小結(jié)55-57
• 第4章 永磁同步輪轂電機(jī)非線性控制系統(tǒng)設(shè)計57-77
• 4.1 引言57
• 4.2 非線性轉(zhuǎn)矩跟蹤控制方案提出57-58
• 4.3 擴(kuò)展卡爾曼估計器設(shè)計58-67
• 4.3.1 擴(kuò)展卡爾曼估計器59-65
• 4.3.2 EKF-DTC系統(tǒng)仿真實驗及結(jié)果分析65-67
• 4.4 基于三步法永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)矩跟蹤控制器設(shè)計67-73
• 4.4.1 三步法原理67-70
• 4.4.2 三步法控制器設(shè)計70-73
• 4.5 永磁同步輪轂電機(jī)控制系統(tǒng)仿真工況實驗及結(jié)果分析73-76
• 4.6 本章小結(jié)76-77
• 第5章 全文總結(jié)及展望77-79
• 參考文獻(xiàn)79-85
• 作者簡介及研究成果85-87
• 致謝87

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

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本文編號：997565