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基于PMSM矢量控制的电动汽车传动系统振荡抑制策略研究
| 论文题名： | 基于PMSM矢量控制的电动汽车传动系统振荡抑制策略研究 |
| 关键词： | 电动汽车;传动系统;振荡抑制;矢量控制 |
| 摘要： | 随着社会的进步与发展，节能环保正逐步成为全人类的共识。得益于电力电子器件的出现，以电机作为动力源的纯电动汽车成为新能源汽车的主要研究方向。因为电机与内燃机在转矩输出特性上的差异，电动汽车传动系统的结构与动态表现也存在着新的特点。作为动力源，电机输出的转矩特性会极大影响传动系统的动态表现。为减小传动部件的振动，提高整车的舒适性与耐用性，本文从电气控制的角度出发，通过优化电机控制算法实现对传动系统的振荡抑制。 为揭示电动汽车传动系统振荡的成因，本文研究了矢量控制下的电机转矩脉动特性，推导了电机本体设计与电气控制两个方面引入的转矩谐波。采用最大转矩电流比(MTPA)的控制方式对逆变器非线性(主要是死区影响)造成的转矩脉动进行仿真实验，为传动系统受迫振动分析提供条件。 对电动汽车传动系统进行建模分析。构建了基于两档自动变速箱的集中参数分支模型。为分析系统的固有特性，通过合理简化，将整车传动系统转化为多体动力学模型，利用达朗贝尔原理推导出系统的自由振荡方程，进而求取系统的固有频率与振型。针对各阶固有频率，计算出与之对应的电机临界转速，为机电耦合振动分析做准备。 推导机电耦合造成的轴系扭振成因。将传动系统受迫振动分为动态响应和稳态响应两个方面进行研究。针对电机临界转速下的稳态工况进行仿真，讨论稳态情况下的振动响应。对急加速，平缓加速和紧急制动等动态工况进行仿真，讨论系统承受动态冲击转矩时各部件的振动情况。结合系统振型，分析传动系统参数对系统受迫振动的影响。 为削弱传动系统在稳态工况下出现的共振现象，从降低激励源——电机的转矩脉动入手，设计基于扩张状态观测器(ESO)的谐波补偿算法。通过在电流环补偿观测器估测的逆变器非线性引入的电压偏差，对逆变器非线性造成的转矩谐波进行抑制，并通过仿真实验验证算法对传动系统共振的抑制作用。针对传动系统在急加速和紧急制动工况下出现的振荡现象，设计转矩观测器，利用负载转矩反馈信号调节电磁转矩的输出，实现振荡抑制。 最后基于现有实验条件，对本文提出的算法进行实验验证。 |
| 作者： | 马一鹤 |
| 专业： | 电气工程 |
| 导师： | 戴鹏 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 中国矿业大学(江苏) |
| 学位年度： | 2020 |
| 正文语种： | 中文 |
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