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电动汽车永磁同步电机控制策略研究
| 论文题名： | 电动汽车永磁同步电机控制策略研究 |
| 关键词： | 电动汽车;永磁同步电机;无位置传感器;MTPA;超前角弱磁控制 |
| 摘要： | 永磁同步电机具有速度易于控制、低速下转矩大、转速运行范围宽等优点，在电动汽车上有广泛的应用，本文以永磁同步电机作为研究对象，分析研究电动汽车永磁同步电机的控制策略，以改善电动汽车运行性能。 首先，主要阐述课题的研究背景及意义，介绍永磁同步电机的结构及各坐标系下的数学模型，并推导了常用的坐标变换，然后研究了空间矢量脉宽调制技术的原理及实现方法，为实现永磁同步电机控制算法奠定基础。 其次，针对永磁同步电机安装传感器造成增加成本、体积、惯性、布线复杂度和可靠性低，受环境干扰等问题，研究无位置传感器技术。包括滑模观测器算法，通过观测反电动势来估算转子位置及速度；还包括模型参考自适应算法，以电机控制系统为参考模型，电流估计器模型作为可调模型，利用Popov超稳定判据确定参数自适应律估算转子位置和速度；同时针对电机零低速运行时上述两种方法不能很好地工作研究脉振高频电压信号注入法，采用转子位置跟踪观测器方法估计转子位置。最后将滑模观测器控制算法与脉振高频电压信号注入法组合实现了电机无传感器控制的全速运行。 再次，针对电动汽车常用的内置式永磁同步电机基速范围内常用的id=0控制算法和最大转矩电流比（MTPA）控制算法，比较分析了控制性能，并提出一种直接公式计算法的MTPA控制算法，验证了其在控制性能的优越性；同时在中高速阶段，通过设定仿真工况验证了MTPA控制算法和id=0控制算法的输出能力不足。最后针对电机运行到高速时不能继续升速，MTPA控制算法不能对转速进行有效跟踪，提出将电压反馈超前角弱磁控制算法与基速范围内MTPA控制算法结合，实现了与基速的平滑切换，扩充了电机的转速范围。 最后，进行永磁同步电机矢量控制系统的软硬件设计，得到了实验结果，并且利用CCS软件自带的数据曲线观察功能Graph对转速转矩波形观测并分析，验证了所设计的双闭环矢量控制算法的可行性。 |
| 作者： | 岳宝民 |
| 专业： | 电气工程 |
| 导师： | 姜春霞;董洪斌 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 长春工业大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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