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面向电动汽车的永磁同步电机高效率控制策略研究
| 论文题名： | 面向电动汽车的永磁同步电机高效率控制策略研究 |
| 关键词： | 电动汽车;永磁同步电机;高效率控制;阶跃角度补偿;最优电流角度 |
| 摘要： | 随着能源危机和环境污染问题的日益严峻，节能环保成为汽车产业发展的主题，也是促进可持续发展的重要保证。以纯电动、混合动力以及燃料电池汽车为代表的电动汽车正是未来绿色环保汽车的最佳选择，也是我国新兴的战略产业。 作为电动汽车的主要动力来源，永磁同步电机以其优良的功率密度、扭矩密度和转化效率成为车用电机的最佳选择。为了进一步降低能耗，减少碳排放，增加电动汽车的续航里程，本文将从永磁同步电机的控制策略出发，对电机驱动系统的效率优化问题进行深入研究。 首先，从电机的数学模型和矢量控制入手，在考量各类高效率控制策略后，采用以注入法为基础的MTPA控制策略作为主要研究目标。在对最优电流角度跟踪原理和功率响应信号进行分析的基础上，完成永磁同步电机高效率控制算法的设计。同时为了应对电动汽车驱动扭矩频繁变化的特点，通过深入分析最优电流角度的预期调整量与响应信号之间的关系，提出了阶跃角度补偿算法。所提算法保持了原算法参数无关的特点，并在保证稳定性的基础上，进一步提高算法的响应速度。 其次，通过MATLAB/Simulink搭建以JMAG-RT为核心的电机仿真模型和对应的控制算法模型，对以高频注入法为基础的MTPA控制策略进行了原理验证和动态加载实验，并根据对仿真结果的分析提出优化方案。之后对阶跃角度补偿策略与原注入法进行相同工况下的对比仿真实验，验证了该算法的可行性，能够提高MTPA轨迹的跟踪速度，更加快速稳定地将电机调整到高效工作点。 最后，使用LabVIEW在PXI平台上搭建电机实时仿真环境以及数据交互系统，并以STM32F4作为主控芯片编写电机控制程序，完成了硬件在环平台的设计工作。并通过电机基础矢量控制对硬件在环平台进行调试和验证，确保实时仿真模型的精度和准确性。在此基础上，对控制策略进行半实物仿真实验，验证了算法的有效性，并结合硬件在环的实验结果和调试中遇到的问题，对影响实验结果的因素进行深入分析与总结，为今后的半物理仿真实验平台开发以及实物实验提供借鉴。 |
| 作者： | 张冰 |
| 专业： | 机械电子工程 |
| 导师： | 殷德军 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 南京理工大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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