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车辆驱动用永磁同步电机转矩脉动抑制控制策略研究
| 论文题名： | 车辆驱动用永磁同步电机转矩脉动抑制控制策略研究 |
| 关键词： | 新能源汽车;永磁同步电机;转矩脉动;控制策略 |
| 摘要： | 当前大多数新能源汽车的驱动电机是永磁同步电机，因为它具有输出转矩高、运行效率高等优点。驱动电机是新能源汽车的核心部件，永磁同步电机控制策略已经成为了当前行业内的研究热点。由于电机本体构造及控制方式等原因，稳态运行的永磁同步电机输出转矩伴随周期性脉动，这种转矩脉动严重影响驱动电机及整车性能。本文以电动汽车驱动用永磁同步电机为研究对象，分析转矩脉动形成的原因，在此基础上研究永磁同步电机转矩脉动抑制策略来改善驱动电机的控制性能。 本文首先建立永磁同步电机的基波数学模型，对逆变器非线性和电机气隙磁场畸变进行深入分析，探究转矩脉动的形成机制。建立考虑谐波因素的永磁同步电机数学模型，对转矩脉动进行定量分析，为转矩脉动抑制控制策略的研究提供理论基础。 根据转矩脉动和谐波电流的关系，提出基于多旋转坐标系下 PI 控制器的转矩脉动抑制策略。在本文建立的数学模型基础上，搭建谐波电流提取模块提取三相电流中特定此次谐波。提出一种前馈解耦的谐波电压计算方法，通过向电流环注入补偿电压，减少特定次谐波电流含量，从而抑制转矩脉动。 为了降低抑制算法的复杂度，提出基于比例谐振控制器的转矩脉动抑制策略。将比例谐振控制器与电流环PI控制器并联，使用比例谐振控制器跟踪d、q轴中的6次谐波电流并注入补偿电压，从而抑制转矩脉动。通过调整比例谐振控制器的零点位置引入相位补偿角，解决电流环的相位延迟问题，提高控制系统稳定性。 最后，本文在MATLAB/Simulink中搭建PMSM矢量控制系统模型，通过仿真实验验证两种转矩脉动抑制算法可以有效抑制转矩脉动。在此基础上，搭建硬件在环测试平台和电机实验台架，编写软件程序进行转矩脉动抑制算法的实验验证。实验结果表明本文提出的转矩脉动抑制控制策略可以有效减少电流谐波，抑制转矩脉动。 |
| 作者： | 胡岩松 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 殷德军 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 南京理工大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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