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电动车用永磁同步电动机效率优化控制器研究
| 论文题名： | 电动车用永磁同步电动机效率优化控制器研究 |
| 关键词： | 永磁同步电动机;电机效率;优化控制器;电驱动系统;电动汽车 |
| 摘要： | 电能是一种二次能源。在电动车中，通过车载电驱动系统将其转化为机械动力为电动车提供驱动力，此过程对环境不产生任何污染，因而使得电动车成为近年来的研究热点。电动机为电动车车载驱动系统的主要耗电设备，电动车用电动机有直流电动机、异步电动机、永磁同步电动机（PMSM）等[1]，本文研究所涉及的是内嵌式永磁同步电动机（IPMSM）。电动车供电系统中的电池组体积过大、车载电动机电能消耗大、运行效率较低始终为电动车发展过程中的重要障碍，这使得电动车续航能力一直没有较大的突破。提高电动机运行效率，便能减小电动车供电系统、提升电动车续航里程、进而大范围普及和推广电动车于人们的生活之中，这对改善环境、减少不可再生能源消耗、提升人们生活质量等方面有重要意义[46]。 电动车对电动机的动态性能有较高要求，要想提高其运行效率，实现最优控制需要解决以下两个问题：(1)采用何种方法来实现电机效率优化控制，是在原有的电机控制理论之上加以改进还是忽略原有控制方法、使用新的控制理论，实现效率最优。(2)设计一个具有快速处理能力的控制器，避免因采用新控制优化方法因运算量增加而引起系统动态性能下降。 本文首先介绍了四类主流的电动机效率优化技术，通过优缺点比较，确定了效率优化方法，即基于电动机损耗模型的效率优化控制技术。然后分析 IPMSM运行过程中产生的损耗，建立了IPMSM的电可控损耗模型。为保证电动机效率优化控制的实时性，本文提出了一种使用投影动态方程求解电可控损耗模型最优电流的方法。此方法基于投影理论，通过求解与原方程具有同解的投影动态方程便可得到所需的最优电流。 为验证所提到的效率优化方法，本研究设计了一种基于DSP+FPGA架构的电动机效率优化控制器。DSP作为此控制器的主处理器，负责对电动机进行控制；鉴于人工神经网络具有并行处理数据的强大能力，且投影动态方程又容易以神经网络的形式表现，因此把FPGA作为辅处理器，用来实现快速最优电流求解。在本控制器中，使用了XINTF接口技术作为芯片间通信的手段。实验表明，此通信方式高速、可靠且有效。此外FLASH、SRAM和扩展口的设计和预留，也为后期控制电机或调试时需要额外增加模块提供了方便。 针对FPGA不便处理带有非整形数据数学运算的情况，本研究使用了浮点数和IP核来解决并提高运算速度。仿真实验结果对比表明，FPGA最优电流求解所得结果与精确解几乎一致，验证了本文在基于约束的IPMSM电可控损耗优化问题中最优电流求解方法的正确性。 |
| 作者： | 陈云路 |
| 专业： | 控制理论与控制工程 |
| 导师： | 吴钦木 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 贵州大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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