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基于转子温升估计的车用永磁同步电机控制算法开发
| 论文题名： | 基于转子温升估计的车用永磁同步电机控制算法开发 |
| 关键词： | 电动汽车;永磁同步电机;转子温度;温升估计;输出转矩;补偿算法 |
| 摘要： | 永磁同步电机因其工作效率高、能量密度大、运行平稳等优良性能在国内外电动汽车上应用较为广泛。但电机在工作过程中随着转子温度的升高，电机的主要参数如交直轴电感、定子电阻和永磁体磁链等参数均会发生改变，导致电机的实际输出转矩发生波动，严重影响电动汽车的动力性能。因此，研究转子温升对电机性能的影响，改进温度补偿控制策略对提升电动汽车性能具有十分重要的意义。本文以车用永磁同步电机为研究对象，电机控制精度和实际输出转矩为优化目标，对基于转子温升估计的电机控制策略进行深入的研究，完成的工作内容如下： （1）通过对永磁同步电机结构和矢量控制算法原理进行研究分析，建立了电机的数学模型，在Matlab/Simulink中搭建仿真模型验证了空间矢量脉宽调制算法和矢量控制算法的准确性。 （2）根据模型参考自适应算法对电机参数进行在线辨识，在同步旋转坐标系下建立了辨识算法的参考模型与可调模型，基于Popov超稳定理论建立了模型参考自适应算法的自适应率，通过搭建仿真模型对交直轴电感和定子电阻进行在线辨识。结果表明：模型参考自适应算法能较快的辨识电机参数。 （3）将台架实验与数学模型结合进行转子温度的估计，通过电机的铜损耗、铁损耗、机械损耗、冷却损耗以及转子热损耗间的能量守恒关系，建立了转子温度热模型，通过台架实验对冷却损耗进行计算测量最后代入转子温度热模型对转子温度进行估算，同时通过台架测量得出电机的实际输出转矩随着转子温度升高而降低的结论。 （4）分析得出转子温度与电磁转矩的数学关系，基于最大转矩电流比理论仿真得出常温环境下电磁转矩和电流的关系，通过查表得出常温下的电机输出为参考转矩，对转子温度查表提取当前转子温度，对转子在不同温度下的实际输出转矩进行补偿，同时将电机电磁辨识结果实时反馈至控制系统。仿真结果表明，该温度补偿控制策略能较好的补偿电机实际输出转矩。 （5）基于MMC平台建立了永磁同步电机快速控制原型开发平台，对本课题设计的基于转子温升的转矩补偿控制策略进行验证。实验结果表明，基于转子温升估计的车用永磁同步电机补偿算法能有效缓解转矩波动并提高电机系统的控制精度，验证了所提控制策略的有效性及在台架中应用的可行性。 |
| 作者： | 李港 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 隗寒冰 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆交通大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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