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电动车用永磁同步电机相电压补偿策略研究
| 论文题名： | 电动车用永磁同步电机相电压补偿策略研究 |
| 关键词： | 永磁同步电机;矢量控制技术;电压补偿;等效电流极性;硬件反馈;电动车 |
| 摘要： | 节能与环保已成为21世纪各行业发展的主题，而纯电动汽车则被认为是汽车行业在新的应用背景下最具竞争力的发展方向之一。在纯电动汽车中，电驱动系统是决定其性能的核心部件，而电机及其控制技术则是影响电驱动系统的关键因素。车用永磁同步电机以其高功率密度、高效率、平滑的调速特性等特有的优势成为最具应用前景的动力电机之一。矢量控制技术则以其优越的转速和转矩控制精度成为车用永磁同步电机驱动系统的主流方案；随着纯电动汽车的动力电池不断向高压化发展，系统的非理想特性被放大，相电压波形畸变也变得更加严重，制约了永磁同步电机驱动系统性能的发挥。研究内容针对以上两个热点问题展开，推导了永磁同步电机的矢量控制模型，提出了基于相电压实时反馈的补偿策略。 首先介绍了永磁同步电机的结构及定转子磁场之间的作用机理，分别给出了永磁同步电机在三相静止坐标系、两相静止坐标系和同步旋转坐标系下的磁链方程、电压方程以及电磁转矩方程，从机电能量转换的角度定量分析了电磁转矩的大小，在同步旋转坐标系下简化了电磁转矩方程，并依据简化后的转矩方程设计了永磁同步电机的矢量控制模型。 分析相电压畸变的产生机理和影响因素，并量化误差的大小及极性。由相电压误差的分析过程反推得到补偿电压的形式，确定补偿电压的幅值和补偿电压的极性为两个重点研究变量，并分别展开分析。通过仔细推导，发现补偿电压的幅值和极性都可借由补偿时间来确定，并由此定义了等效电流极性，简化了问题。根据补偿时间的变化特性设计了基于相电压实时反馈的补偿时间测量方案，并给出完整的相电压补偿策略。 在提出的相电压补偿策略的基础上，设计了仿真实验。首先验证了补偿电压的幅值和极性确实可以由补偿时间准确求得，然后进行了对比仿真实验，对实验所得电压和电流波形进行傅里叶分析，量化补偿效果。仿真结果表明，本文提出的相电压补偿方案能够大大改善电压和电流波形质量。 最后，在搭建仿真模型的基础上，设计并制作了硬件平台，分析了硬件反馈模块的设计思想，给出了算法的核心流程，验证了实验平台的有效性。在搭建的实验平台上，设计了几组典型实验，首先从实验的角度验证了本文方案的中对于补偿时间的相关推导的正确性，之后在相电压畸变严重的低转速下进行了稳态实验和转速阶跃的动态实验。实验结果表明，本文提出的相电压补偿方案简单有效，在极低转速下的补偿效果相比于其他方法有较大优势。 |
| 作者： | 周传炜 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 王大方 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工业大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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