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电动汽车驱动电机控制器逆变系统的复矢量控制策略研究
| 论文题名： | 电动汽车驱动电机控制器逆变系统的复矢量控制策略研究 |
| 关键词： | 电动汽车;驱动电机控制器;逆变系统;复矢量控制 |
| 摘要： | 随着全球能源危机和环保压力的加剧，新能源汽车将逐渐成为汽车领域未来的发展方向。随着电动汽车技术的发展，其三电技术也成为研究的热点，电动汽车驱动电机控制器是电驱系统的重要组成部分，对其动稳态性能进行优化，能够提高电驱动系统整体性能，这对促进电动汽车的发展具有重要的意义。驱动电机控制器本质上是一种三相逆变系统，其将动力电池的直流电能转化为驱动电机的三相交流电能，且能够在再生制动时实现能量的反向流动，本文的研究对象即为电动汽车驱动电机控制器，即由三相逆变器及其控制系统组成的三相逆变系统。针对传统矢量控制存在交直轴电流严重耦合、导致电机控制三相逆变系统动态性能较差的问题，建立系统在同步旋转坐标系(Synchronous Rotating Frame，SRF)下的复矢量模型，分析矢量控制下交直轴电流耦合的根本原因，提出了一种基于多方程构造的电流环复系数PI控制器及其设计方法，具体研究内容如下： (1)分析了逆变器主功率部分的坐标变换原理，其中驱动电机作为逆变器的负载，其等效定子电感起到了滤波作用，将逆变器主电路和等效定子电感的滤波环节作为主功率部分，建立其在三相静止坐标系和SRF坐标系下的数学模型，讨论坐标变换的影响，分析参数耦合机理，进而结合矢量控制策略建立逆变系统电流环的复矢量模型。 (2)基于所建立的电流环复矢量模型，将电流环的带宽和相位裕度作为约束条件，构建多方程约束求解PI控制器的参数，进而设计复系数PI控制器的结构，相对于现有的仅依赖于滤波环节所设计的复系数PI控制器，本文提出的多方程构造复系数PI控制器能够实现电流环带宽和相位裕度的可控，在实现交直轴电流解耦的同时进一步提高系统的动稳态性能。 (3)进行了系统的软硬件设计，其中硬件设计包括功率模块的选型、驱动电路的设计、ADC采样电路的设计以及光电编码信号调理电路的设计等，软件设计则包括主程序、中断程序、PWM采样以及ADC采样程序设计等。为了验证理论分析的正确性，基于Matlab/Simulink平台搭建了相应的仿真模型，并搭建了实验平台进行验证，仿真和实验结果表明，本文提出的电动汽车驱动电机控制器逆变系统复矢量控制策略能够实现系统良好的动稳态性能。 |
| 作者： | 孙尚远 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 郑昕昕 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 合肥工业大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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