【摘要】：隨著世界范圍內(nèi)電動(dòng)汽車技術(shù)的不斷發(fā)展,對(duì)電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)的性能提出了越來(lái)越高的要求。永磁同步電動(dòng)機(jī)由于其體積小、重量輕以及功率密度高、效率高等特點(diǎn),逐步成為了電動(dòng)汽車用電機(jī)的首選,相應(yīng)的永磁同步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)控制技術(shù)也逐漸成為各國(guó)研究的熱點(diǎn)。本文以永磁同步電動(dòng)機(jī)作為研究對(duì)象,對(duì)其相應(yīng)的控制策略展開(kāi)了研究,為電動(dòng)汽車用永磁同步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)提供了一定的設(shè)計(jì)思路。首先,本文對(duì)電動(dòng)汽車的發(fā)展歷程進(jìn)行了研究,對(duì)永磁同步電動(dòng)機(jī)的直接轉(zhuǎn)矩控制策略以及無(wú)位置傳感器技術(shù)的發(fā)展進(jìn)行了分析。對(duì)永磁同步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)以及工作原理進(jìn)行了分析,給出了其數(shù)學(xué)模型。其次,對(duì)永磁同步電動(dòng)機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制理論進(jìn)行了詳細(xì)介紹,基于模糊控制理論,設(shè)計(jì)模糊PI控制器;基于定子電流最優(yōu)控制策略,對(duì)給定參考磁鏈進(jìn)行了分析設(shè)計(jì),構(gòu)建了變磁鏈調(diào)節(jié)器,據(jù)此搭建變磁鏈模糊直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng),并進(jìn)行了系統(tǒng)仿真分析。此外,重點(diǎn)研究了卡爾曼濾波器算法,介紹了擴(kuò)展卡爾曼濾波器的基本原理、數(shù)學(xué)模型以及狀態(tài)估計(jì)方法,搭建了基于擴(kuò)展卡爾曼濾波器的無(wú)位置傳感器直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng),并進(jìn)行了系統(tǒng)的仿真實(shí)驗(yàn)分析。最后,針對(duì)電動(dòng)汽車用永磁同步電動(dòng)機(jī)的控制系統(tǒng)進(jìn)行了硬件與軟件設(shè)計(jì),簡(jiǎn)單介紹了控制系統(tǒng)各組成的硬件電路設(shè)計(jì)原理,并給出了部分器件的選型。對(duì)控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)進(jìn)行了詳細(xì)介紹,給出了各個(gè)控制子程序的設(shè)計(jì)流程圖。
【圖文】：

圖 1.1 純電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖Fig. 1.1 The structure of electric vehicle drive control system隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展以及人們對(duì)于汽車功能需求的不斷提升，現(xiàn)代電動(dòng)汽車正步往高效節(jié)能、智能化方向發(fā)展。圖 1.1 為純電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，看出現(xiàn)代電動(dòng)汽車的主要組成包括電機(jī)及驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)、電池能量供應(yīng)系統(tǒng)以電機(jī)動(dòng)力子控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)利用電池能量對(duì)電機(jī)的有效驅(qū)動(dòng)，能量控制系統(tǒng)能夠完成能量的回饋存儲(chǔ)。該控制系統(tǒng)包含眾多關(guān)鍵技術(shù)，主要有電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)、電子技術(shù)、能量管理技術(shù)等，與此同時(shí)現(xiàn)代智能電動(dòng)汽車還要求具有自動(dòng)導(dǎo)航與駕自動(dòng)泊車、智能互聯(lián)等功能。雖然電動(dòng)汽車的發(fā)展勢(shì)頭一直延續(xù)火熱，電動(dòng)汽車技斷得到提升，但是目前仍然存在許多問(wèn)題亟需解決，主要包括以下幾個(gè)方面[17]：(1) 電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)控制的效率問(wèn)題。由于純電動(dòng)汽車的能量來(lái)源只限于存儲(chǔ)于蓄電池電能供給，因此，如何在有限的蓄電池容量?jī)?nèi)更大效率的利用電能成為當(dāng)前技術(shù)的，為了提高電動(dòng)汽車的運(yùn)行里程，需要提高系統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)化效率，對(duì)電池能量進(jìn)行的管理，因此，需要采用更為先進(jìn)的控制方法。(2) 基于永磁同步電動(dòng)機(jī)固有的特性性能，為了實(shí)現(xiàn)電機(jī)的高效率運(yùn)行，還需要進(jìn)對(duì)其控制策略進(jìn)行研究。對(duì)于電機(jī)的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，要盡可能的進(jìn)行簡(jiǎn)化，同時(shí)對(duì)

應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn)。本章將永磁同步電動(dòng)機(jī)作為研究對(duì)象，同技術(shù)進(jìn)行分析介紹，構(gòu)建基于直接轉(zhuǎn)矩控制的永磁同步電動(dòng)機(jī)步電動(dòng)機(jī)基本結(jié)構(gòu)及工作原理同步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)于傳統(tǒng)電勵(lì)磁的同步電動(dòng)機(jī)原理，永磁同步電動(dòng)機(jī)的原理與傳原理相同，但是在內(nèi)部轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)方面，永磁同步電動(dòng)機(jī)沒(méi)有勵(lì)電動(dòng)機(jī)其內(nèi)部磁場(chǎng)的產(chǎn)生由電勵(lì)磁產(chǎn)生，而永磁同步電動(dòng)機(jī)內(nèi)現(xiàn)勵(lì)磁過(guò)程，轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)的產(chǎn)生是由永磁體的旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生。同時(shí)有電刷以及集電環(huán)等裝置，因此電機(jī)沒(méi)有勵(lì)磁損耗，在運(yùn)行可靠性得到提升，功率因素也得以提高。基于 PMSM 簡(jiǎn)單的裝配成本也得到降低。磁同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子上永磁體的安裝位置以及形式的不同，可兩類基本結(jié)構(gòu)：表面式與內(nèi)置式，其基本結(jié)構(gòu)如圖 2.1 所示
【學(xué)位授予單位】：西華大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TP273;U469.72

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本文編號(hào)：2620174