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电动汽车永磁同步电机直接速度控制技术研究
| 论文题名： | 电动汽车永磁同步电机直接速度控制技术研究 |
| 关键词： | 电动汽车;永磁同步电机;模型预测控制;直接速度控制 |
| 摘要： | 汽车行业与交通运输在促进社会发展中具有重大意义，随着国家对电动汽车发展的鼓励和扶持，电动汽车研究不断完善。电动汽车的主要执行部件是电机，电机控制影响着汽车性能。凭借运行效率高、性能好等特质，永磁同步电机（PermanentMagnetSynchronousMachine,PMSM）广泛应用于电动汽车设计中，在复杂工况下，为保证电动汽车运行的可靠性，对电机速度控制稳定性和快速性的要求愈加严格。 随着微处理器的蓬勃发展，在电动汽车电机控制中，模型预测控制（ModelPredictiveControl,MPC）成为主流。在控制结构方面，传统MPC多采用级联结构，面临带宽匹配、动态响应限制和参数整定复杂等问题，非级联直接速度控制（DirectSpeedControl,DSC）应运而生。在控制策略方面，传统MPC在参数鲁棒性、稳态性能、动态响应等方面存在问题。本文围绕电动汽车中PMSM的DSC进行研究： 首先，针对电动汽车PMSM中传统模型预测直接速度控制（ModelPredictiveDirectSpeedControl,MPDSC）在参数不匹配情况下会产生预测误差等问题，提出了一种PMSM具有改进参数鲁棒性的有限控制集MPDSC算法。通过模型参考自适应辨识算法和龙伯格观测器对电机负载特征参数进行估计，获取准确预测模型。针对永磁链、电感等电机参数与标称值不一致的情况，在成本函数中加入速度误差的比例积分项，改善参数不确定性引起的稳态误差，并通过仿真和实验验证理论。 其次，由于传统PMSM的MPDSC基于同步和异步预测方程，虽然消除了控制结构级联，但异步预测方程中速度预测依赖于电流预测，存在算法级联，同步预测方程无法实现稳定控制。为了在算法和结构上都实现DSC，提出了一种PMSM基于同步预测和权重因子优化的改进有限控制集MPDSC。采用二阶泰勒级数展开的泰勒同步预测方程进行预测，实现了速度和电流之间的同步预测。此外，采用李雅普诺夫直接法整定二次型成本函数的权重因子，兼顾了同步预测的快速和稳定性，并通过仿真和实验验证理论。 最后，传统PMSM的MPDSC采用幅值固定、集合有限的单矢量控制，为了改善单矢量控制产生的转矩纹波和稳态误差，提出了一种PMSM基于同步模型预测有效计算的调制MPDSC策略。将相邻两个有源矢量和一个零矢量共同作用于一个控制周期中，再通过调制MPDSC成本函数最小化，选择最优复合矢量组合和调制占空比，有效提升系统稳态性能，保证电流质量，并通过仿真和实验验证理论。 |
| 作者： | 肖方波 |
| 专业： | 交通运输 |
| 导师： | 陈章勇 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 电子科技大学 |
| 学位年度： | 2023 |
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