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混合动力汽车的电力驱动技术研究
| 论文题名： | 混合动力汽车的电力驱动技术研究 |
| 关键词： | 混合动力汽车;电力驱动;模糊控制;永磁同步电机 |
| 摘要： | 随着技术的进步，汽车行业开始了从传统的内燃机到电力驱动的发展，混合动力汽车因为高性价比拥有很大的市场前景。电力驱动系统作为混合动力汽车的核心部分，对其研究具有现实意义。本文主要对电力驱动系统进行研究，重点改善混合动力汽车的启动性能和带负载能力。 设计采用功率密度高，调速范围宽，且有较大的输出功率的永磁同步电机(PMSM)作为电力驱动系统的牵引电机，它能有效解决汽车对电机质量小、重量轻以及转速范围宽的要求。研究了简单精确便于控制的电机数学模型，完成了对电机定子的动态解耦。以解耦的d轴和q轴为研究对象，采用零d轴电流控制策略实现永磁同步电机的最大转矩输出，使电机的输出最大转矩提高了16.7％，改善了电机的带负载能力。对于电机的电流、转速的采样信号，本文采用经典的转速电流双闭环控制系统进行调整，其中电流环作为内环可以提高系统的响应时间，将系统的响应时间从0.1s降低到0.04s，转速环作为外环可以保证转速跟随给定转速，在微小扰动情况下，转速依然可以稳定在给定转速上且稳定后的转速上下波动不超过0.5rad/s，实现汽车的平稳运行。双闭环的反馈控制策略还不足以使电机转速保持较高的稳态精度，容易给电动车带来较大的震动和噪音，为此，本文设计采用模糊控制对转速环中转速调节器的PI参数进行优化，实现 PI参数自整定，并且在模糊控制模块的设计中运用了可以在模糊控制和普通 PI控制间切换的模糊控制模块，不仅保留了模糊控制控制稳态精度高的特点，又减少了计算量，进一步降低了系统的超调量和系统的调节时间，系统超调从16.7％降到3.3％，调节时间降到0.02s。最后，对于经过反馈控制系统调整的采样信号，采用电压空间矢量控制算法(SVPWM)，输出六路控制信号到逆变器的控制端，解决了电机定子三相电流不平衡以及谐波分量大的缺点，使输出的定子三相电流更接近于正弦波，同时提高了对直流母线的电压利用率，直流母线的电压利用率提高了15.47％，达到对电机的更精确高效控制的目的。 通过matlab中的simulink仿真平台实现了对混合动力汽车电力驱动系统的建模与仿真，有效验证了在最大转矩输出时，电机能够达到较高精度的稳态转速；动态转速超调仅为3.33％，上升时间仅为0.01s，调节时间仅为0.01s；仿真结果表明设计到达到了预期目的。 |
| 作者： | 郭丹 |
| 专业： | 电气工程 |
| 导师： | 宣荣喜 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西安电子科技大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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