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原文传递新型自减速永磁复合轮毂电机驱动控制系统研究

论文题名：	新型自减速永磁复合轮毂电机驱动控制系统研究
关键词：	电动汽车;轮毂电机;驱动控制系统;仿真模型
摘要：	随着经济和社会的发展，可持续发展观念、环保意识和健康意识等逐渐深入人心，而石油资源具有不可再生性，且环境污染问题日益严重，加快调整能源比重，加速发展新能源汽车已不可避免地成为了一种趋势。电动汽车(Electric Vehicles，EVs)由于不依赖石油资源，且具有零排放、低噪声、高效率等特点已引起人们广泛关注。电动汽车的主要部件是电机及其控制系统，轮毂电机驱动系统由于把动力系统、传动装置和制动装置都集中到轮毂内，可省去机械传动部件，增加车辆的可利用空间，是未来电动汽车驱动方式的首选方案。　　论文对新型自减速永磁复合轮毂电机(Self-Decelerating Permanent Magnet in-Wheel Motor,SDPMWM)进行研究，该电机基于磁齿轮的磁场调制原理，将低速外转子型轮毂电机的无变速箱、结构简单、不会出现齿轮磨损问题等优点与高速内转子型轮毂电机的结构紧凑、重量轻等优点相结合，使得轮毂驱动电机的运行效率和转矩密度大大提高。驱动控制系统对电动汽车的安全性、性能、效率和舒适性等具有重要的影响，目前，针对该SDPMW电机的研究主要集中在本体设计方面，对其控制算法的研究比较少。由于该电机反电动势与永磁同步电机相似，因此，论文借鉴了永磁同步电机的控制算法，对其驱动控制系统进行研究，针对该类电机设计了一套驱动控制系统。　　论文首先介绍了基于磁齿轮的轮毂电机的国内外研究现状、电动汽车用永磁同步电机的主要控制方式、现代控制算法的研究现状;其次，对研究对象新型自减速永磁复合轮毂电机的结构、原理和特性进行了分析。对SDPMW电机系统进行了详细的建模分析，并建立了该电机系统在三相静止坐标系下的数学模型。　　论文重点对SDPMW电机驱动控制系统的控制策略进行研究。由于PI控制器算法简单、易于实现的特性，电动汽车用永磁同步电机矢量控制系统目前多采用PI控制，论文首先把基于PI的空间电压矢量控制应用于该新型电机的驱动控制系统中，作为后续研究新型控制算法的基础，结果表明该算法简单、运行速度快，能满足一定的控制性能，但是该算法参数不易调节，速度对扰动的抵抗性明显不足，鲁棒性较差，且不同运行环境下的参数需要重新整定。针对基于PI的空间电压矢量控制中所存在的鲁棒性差以及不同运行环境下的控制参数需要重新整定等问题，且考虑到电动汽车运行环境的多变，受系统自身参数变化以及外部负载扰动的影响，为满足电动汽车驱动控制系统多变量、强耦合以及非线性等的要求，在基于PI的空间电压矢量控制系统的基础上，引入滑模控制(Sliding Mode Control，SMC)，其对提高电动汽车驱动控制系统的动稳态性能、安全性以及舒适性尤为重要，尤其是改善控制系统的鲁棒性。为进一步提高控制系统的稳态性能，降低转矩脉动，对SDPMW电机驱动控制系统的电流谐波抑制进行了研究，提出了一种基于SMC和自适应陷波器(Adaptive Notch Filter,ANF)的谐波电流抑制方法，可有效地抑制控制系统中的五次和七次电流谐波。最后，基于Matlab/Simulink建立了该驱动控制系统的仿真模型，并对其控制算法进行了仿真研究，在仿真的基础上，基于TMS320F28335DSP控制器构建了SDPMW电机驱动控制系统的实验平台，对该系统的控制算法进行了实验验证，结果验证了所提控制算法的有效性，为该电机驱动控制系统的进一步研究及实际应用打下了基础。
作者：	周晓飞
专业：	电气工程；电机与电器
导师：	樊英
授予学位：	硕士
授予学位单位：	东南大学
学位年度：	2017
正文语种：	中文