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分布式电驱汽车背景下逆变器并联驱动永磁电机技术研究
| 论文题名： | 分布式电驱汽车背景下逆变器并联驱动永磁电机技术研究 |
| 关键词： | 电驱汽车;功率集成;逆变器并联;自抗扰控制 |
| 摘要： | 分布式电驱汽车具有复数个驱动单元（驱动电机及控制器），可通过驱动单元间的协同控制提高整车的控制性能。本文以分布式电驱汽车为对象，结合整车过驱动系统特性，从功率变换器的角度，探索一种基于逆变器切换并联的整车功率集成控制方案，在满足车辆稳定性及容错控制需求的同时，降低整车控制器的功率设计，以提高车辆经济性。针对功率集成控制方案下，逆变器并联驱动电机系统的环流及电机控制展开相应的研究。 首先，建立分布式电驱汽车的动力学模型，结合车辆单轮转矩独立可控的特性，以车辆稳定性控制为目标，设计了基于超螺旋滑模的车辆横摆力矩控制策略。结合车辆过驱动系统的特性，对单轮失效工况下车辆的容错控制策略进行介绍。在车辆稳定性及容错控制的基础上，从降低整车控制器功率设计的角度，对所提功率集成控制方案进行说明。通过仿真对所提车辆横摆力矩控制策略进行验证，并对功率集成控制方案下整车控制器的功率设计进行分析。 其次，针对逆变器并联驱动电机系统，推导了永磁同步电机、并联逆变器系统的数学模型，介绍了逆变器并联驱动电机系统的控制策略。针对共母线型并联逆变器系统中的零序环流，分析其产生机理及控制方法。在此基础上，将比例复数积分控制引入零序环流抑制，相较于传统的比例积分控制，比例复数积分控制能够有效提升对零序环流中的低频谐波的抑制效果，通过仿真和实验对所提控制策略进行验证。 最后,对并联逆变器系统中电机负载电流及差分环流进行分析以及控制器设计。传统集中式并联系统控制方案将电机控制及环流控制混合在一起，导致控制主体不明确，两者控制性能相互牵制。本文首先分析了传统集中式控制方案下，并联系统中均流电抗感值及逆变器并联数目对于差分环流控制的影响。在此基础上，通过设计独立的差分环流控制器，实现并联系统中电机控制与环流控制的解耦，在降低并联系统均流电抗的同时，可有效拓宽电机负载电流控制器的设计带宽，改善电机负载电流调节性能。此外，在电机负载电流动态调节的同时，会对差分环流回路产生扰动影响，本文将自抗扰控制引入并联系统中差分环流抑制，以改善其控制性能，通过仿真和实验验证所提策略的有效性。 |
| 作者： | 赵凯悦 |
| 专业： | 电气工程 |
| 导师： | 黄文新 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 南京航空航天大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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