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电动汽车用永磁同步电机弱磁调速系统研究
| 论文题名： | 电动汽车用永磁同步电机弱磁调速系统研究 |
| 关键词： | 电动汽车;永磁同步电机;弱磁调速系统;矢量控制;退磁电流;电压反馈 |
| 摘要： | 本文以电动汽车用永磁同步电机(PMSM)为研究对象，对内嵌式永磁同步电机(IPMSM)弱磁分区及轨迹规划、弱磁算法的改进与优化和驱动系统的设计与实现等方面分别进行了研究。针对内嵌式永磁同步电机在高温高速下永磁体可能发生不可逆退磁的问题，提出一种定子电流矢量最佳弱磁轨迹控制策略；针对内嵌式永磁同步电机在深度弱磁区域电流、转矩振荡较大，电流调节器易饱和等问题，提出一种负q轴电流补偿的电压反馈弱磁控制策略。 (1)建立了三相ABC静止坐标系与两相d-q旋转坐标系下内嵌式永磁同步电机的数学模型。基于旋转d-q轴系下数学模型介绍了矢量控制的概念；结合d-q轴电流矢量图分析了最大转矩电流比(MTPA)控制策略的基本原理与实现；最后简单描述了三相电压源逆变器控制技术与空间矢量脉宽调制(SVPWM)技术。 (2)规划了内嵌式永磁同步电机的弱磁轨迹并设计了各区最优电流运行算法。建立了id-iq坐标系以分析电机在弱磁运行过程中受到的电压、电流制约条件；按照最优效率控制原则对电流运行轨迹进行了弱磁分区，并详细介绍了各区域的电流特征。 (3)研究了考虑高速、高温下永磁体不可逆退磁问题的IPMSM定子电流矢量最佳弱磁轨迹控制。介绍了永磁体的退磁原理，采用等效磁路法，校核计算出了电机永磁体的最大退磁电流，结合弱磁Ⅱ区以梯度下降法实现的最大转矩电压比(MTPV)控制方法，提出了一种避免永磁体不可逆退磁的定子电流矢量最佳弱磁轨迹控制策略；MATLAB/Simulink仿真实验结果表明所提方法保证了电机在指定的工况及电流限制范围内的安全运行，提高了汽车的安全性能。 (4)对内嵌式永磁同步电机深度弱磁流控制策略进行研究。介绍了基于电压反馈的传统负id补偿弱磁控制策略，并指出在深度弱磁区电流、转矩振荡明显；结合弱磁Ⅱ区以曲线拟合法实现的MTPV控制方法，提出了一种采用负iq电流补偿的弱磁方法；通过小信号线性化分析，指出q轴电流补偿法能在一定程度上降低q轴电流环增益；通过MATLAB/Simulink进行了仿真对比实验，结果表明基于负iq电流补偿的内嵌式永磁同步电机深度弱磁控制策略能有效抑制电机在深度弱磁区域的电流、转矩振荡，提高了系统的稳定性。 (5)对矢量控制和基于电压反馈的弱磁控制策略的PMSM驱动系统进行了硬、软件设计以及实验验证，证明了矢量控制和弱磁算法的可行性。 |
| 作者： | 沈凡享 |
| 专业： | 电气工程(科学) |
| 导师： | 兰志勇 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 湘潭大学 |
| 学位年度： | 2020 |
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