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基于虚拟漏磁坐标系的漏磁可控型永磁电机控制系统研究
| 论文题名： | 基于虚拟漏磁坐标系的漏磁可控型永磁电机控制系统研究 |
| 关键词： | 电动汽车;永磁同步电机;控制系统;虚拟漏磁坐标系 |
| 摘要： | 永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor，PMSM)因其具有高功率密度、高可靠性等优势广泛应用于电动汽车的驱动系统。随着日益复杂的交通运行环境和行驶工况，电动汽车对驱动电机的调速范围和输出转矩提出了更高的要求。然而，由于永磁体磁场恒定的问题，使得传统永磁电机气隙磁场难以调节，限制了其大转矩、宽调速范围等的性能。近年来，一种新型漏磁可控型永磁(Flux Leakage Controllable Permanent Magnet，FLCPM)电机具有轻载低磁链、重载高磁链的漏磁可控特性，成为电动汽车驱动电机的潜在应用方案，引起了国内外学者的广泛关注。但是，该类电机的漏磁可控特性，往往导致电机参数如气隙磁链、电感参数等随负载的增加而发生非线性变化，在传统控制算法下存在电流响应速度慢和控制效率低等问题。因此，本文针对漏磁可控特性引起的电机气隙磁通、电感等参数变化，提出基于虚拟坐标系的漏磁可控永磁电机驱动控制系统。本文的主要工作内容包括以下方面： 1）本文对包括FLCPM电机在内的宽调速电机的研究背景和研究现状进行了介绍，阐述了FLCPM电机漏磁可控特性对其驱动控制带来的问题，明确了本课题研究的意义。 2）对FLCPM电机的结构拓扑进行了详细的分析，采用等效磁路法，研究了电机在不同负载下的磁路变化，推导出漏磁可控特性带来的磁链上升、电感下降的本质原理，给出了FLCPM电机的磁链、电感等特性。 3）提出一种基于虚拟坐标系的建模方法，引入漏磁系数和互感系数作为运行状态系数，用以等效漏磁可控现象引起的参数变化。在传统PMSM数学模型的基础上，结合虚拟坐标系，对FLCPM电机进行数学建模，以MTPA推导过程为基础，引入参数观测器观测运行状态系数，构建FLCPM电机的最优电流控制系统。 4）阐述了电流预测控制的基本原理，揭示了电流预测误差产生的机理，分析了电流预测控制在FLCPM电机应用存在的问题。结合FLCPM电机的运行特征，将其在额定负载范围内分为四个运行工况：轻载区、中载区、重载区、饱和区，并根据工况区映射不同的电机参数。 5）在传统MPCC原理的基础上，提出了基于虚拟漏磁坐标系的MPCC控制，并通过电流预测误差与自适应律进行参数校正，该方法在消除预测误差的同时，能够实现电流最优控制，改善了电机动态性能。 6）基于MATLAB/Simulink搭建了FLCPM电机的仿真控制系统，并以dSPACE1007半实物仿真平台建立了实验平台，分别开展FLCPM电机漏磁可控特性研究，验证所提控制策略的正确性。 |
| 作者： | 李磊 |
| 专业： | 电气工程 |
| 导师： | 朱孝勇 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 江苏大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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