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电动车用IPMSM驱动控制系统研究
| 论文题名： | 电动车用IPMSM驱动控制系统研究 |
| 关键词： | 电动汽车;内嵌式永磁同步电机;驱动控制系统;最大转矩电流比 |
| 摘要： | 随着科技和经济的飞速发展，环境和能源问题日益突出，传统内燃机汽车废气排放已成为环境污染的主要原因之一，同时石油、天然气等不可再生资源不断耗尽，全电驱动的电动车的研发与应用已成为解决出上述问题的有效手段。目前全电驱动电动车的研发与应用仍面临如动力电池供电的续航能力，驱动电机的效率、动、静态控制特性等诸多关键技术难点。论文以内嵌式永磁同步电机（IPMSM）做为电动车的驱动电机，针对电动车用IPMSM系统的恒转矩和弱磁控制策略进行深入分析和研究，提出了一种抗转矩扰动的恒转矩控制策略及基于电压反馈的IPMSM鲁棒性积分弱磁控制方案，有效提升了控制系统的动态特性和鲁棒性能。完成了电动车用IPMSM驱动控制系统的硬件电路及驱动控制和上位机软件设计。并对本文所提出的两种控制算法分别进行了仿真及实验研究，验证了文中所提出的IPMSM驱动控制算法的正确性。 论文首先通过物理建模分析电动车受力，对驱动力、功率进行仿真计算，确定驱动系统特性需求。对IPMSM驱动电机进行数学建模，分析了满足电动车用IPMSM驱动控制策略。在此基础上建立Matlab电机系统仿真模型，并对IPMSM系统恒转矩和弱磁控制策略进行了仿真分析，为实现电动车的最佳驱动提供了理论依据。 其次，对内嵌式永磁同步电机低速恒转矩控制算法进行深入研究，采用最小铜损的最大转矩电流比（MTPA）恒转矩控制策略，提出一种分段二阶拟合的MTPA工程实现方案。同时，为适应电动车的频繁启动，采用智能PI转速调节器设计，利用Matlab/Simulink仿真软件进行建模分析，验证了基于智能PI拟MTPA控制策略具有很好的动态和较好的抗转矩扰动性能。 再次，深入研究IPMSM驱动电机的弱磁扩速原理，考虑电动车的运行工况、电机的温度变化，引起驱动电机的电阻、控制参数等变化，导致电机运行的弱磁点脱离最佳弱磁点使控制性能不佳这一问题，提出基于电压反馈的IPMSM鲁棒性积分弱磁控制方案，该弱磁控制方式能够在电机参数发生变化时仍能工作在电压极限圆上实现最小铜损控制，并利用Matlab/Simulink对该抗参数扰动的鲁棒性弱磁控制方案进行验证。 最后，搭建了电动车用IPMSM驱动控制系统的实验平台，以英飞凌32位TRICORE系列TC1782集成电机控制芯片为核心，完成了驱动硬件电路设计；设计了电动车用IPMSM驱动控制的软件控制算法；利用Labview语言，编写了基于CAN总线的电动车用 IPMSM驱动控制系统控制检测上位机软件。在此基础上对本文所提出的两种控制算法进行系统级的实验研究，验证了文中提出的IPMSM驱动控制策略的正确性。 |
| 作者： | 孙国栋 |
| 专业： | 电气工程 |
| 导师： | 杨贵杰 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工业大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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