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电动汽车用感应电机高效双模式控制策略研究
| 论文题名： | 电动汽车用感应电机高效双模式控制策略研究 |
| 关键词： | 电动汽车;感应电机;双模式控制策略;恒磁通控制;弱磁控制 |
| 摘要： | 目前对效率优化的迫切要求在有限能源供电的领域相当突出。如在国内外引起人们广泛关注的电动汽车领域，其电驱动系统为电池供电，因而不但要求驱动电机体积小、重量轻、动态响应快，而且要有尽可能高的运行效率以提高电池一次充电的续驶里程。感应电机以其制造工艺成熟、可靠性高、价格低廉的优势在电动汽车电驱动系统中受到广泛重视，因此，如何进一步提高感应电机效率，已经成为人们关注的重要课题。感应电机在额定工作点附近运行时效率较高，若轻载运行时仍保持额定磁通，由于铁损和由励磁电流产生的定子铜损保持不变，电机的运行效率和功率因数会明显下降。因此，对于长期轻载运行于城市平坦道路的轻型纯电动汽车，可以通过合理分配励磁电流与转矩电流的大小，有效提高电动汽车在轻载时的效率，以延长续驶里程。普通的变频调速装置大多采用恒 V/F控制，虽然这种变频调速系统具有构造简单、价格低廉的优点，但不能使电机处于最经济的运行状态。磁场定向矢量控制在实际应用中，由于转子磁链难以准确观测，系统特性受电机参数的影响较大，且在等效直流电机控制过程中所用矢量旋转变换较复杂，使得实际的控制效果难以达到理想的结果，而且矢量控制变频调速通常也采用恒磁通控制，轻载时效率低的问题仍然存在。 本文针对广泛应用于电动汽车驱动系统中的感应电机，根据电动汽车自身特性及行驶特点，结合效率优化控制和转差频率控制理论，提出了具有双模式的控制策略。轻载时采用弱磁控制模式，利用最大转矩电流比控制方法，保持电机转差频率为最优转差频率，通过调节定子电压幅值来实现电流的闭环控制，间接控制转矩，此模式可以有效地降低铁损与励磁电流产生的定子铜损，提高了感应电机运行效率，延长电动汽车的续驶里程；爬坡或加速时励磁水平快速恢复到额定值并保持恒定，通过调节电机转差频率来实现电流的闭环控制，此模式不仅保证电动汽车的大转矩输出，而且有效提高转矩动态跟随性能与加速性能。本文基于MATLAB/SIMULINK仿真软件，对所提出的控制策略进行了仿真验证，并对轻载时恒磁通控制与弱磁控制进行了仿真对比。此外，研制了一台适用于轻型电动汽车的低压大电流控制器，完成了硬件调试，在此基础上，设计了一种工程实现算法，编制程序进行了大量台架实验与装车实验。仿真和实验结果验证了本文所提出方法的有效性和实用性，既实现了电动汽车感应电机轻载时效率优化，又保证了系统具有较快的动态响应性能，同时两种控制模式能够实现快速平滑过渡。 |
| 作者： | 谭天诚 |
| 专业： | 电气工程 |
| 导师： | 刘和平 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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