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永磁同步发电机及在混合动力汽车中的应用研究
| 论文题名： | 永磁同步发电机及在混合动力汽车中的应用研究 |
| 关键词： | 永磁同步发电机;串联式混合动力汽车;辅助功率单元;解耦控制 |
| 摘要： | 随着全球范围内的能源危机和环境污染的日益严重，汽车的节能和环保性能得到越来越多的重视。融合传统燃油汽车和电动汽车优点的混合动力汽车（HEV），能源利用率较高、能源多样性和环保，成为解决节能与环保问题的切实可行途径。辅助功率单元(APU)是混合动力汽车节能减排的关键部件，而永磁同步发电机(PMSG)又是其核心组件，如何对PMSG进行有效控制是混合动力汽车的关键技术。 本文介绍了混合动力汽车的背景和分类，以及对永磁同步发电机和串联式混合动力汽车（SHEV）中辅助功率单元进行研究的意义及现状，并介绍了几种非线性系统控制理论。 分析了永磁同步发电机的结构、工作原理，建立数学模型。针对永磁同步发电机转速和输出功率的跟踪问题，考虑到电机固有的非线性和实际运行过程中系统参数变化、负载干扰带来的不确定性等特点，以永磁同步发电机的d-q轴电压和发动机的驱动力矩为控制输入，以发电机的转速和d-q轴输出电流为状态变量，通过构造Lyapunov函数，并结合鲁棒Backstepping设计方法、解耦控制及L2增益干扰抑制策略，设计永磁同步发电机系统的状态反馈鲁棒镇定控制器。理论分析表明，在系统参数摄动及存在外部干扰的情况下，所设计的闭环控制器仍能保证系统的稳定性;仿真研究结果也表明，所设计的控制器能保证系统动态过程中对控制目标的快速跟踪性和较好的抗干扰性。 分析了基于永磁同步发电机的SHEV辅助功率单元的结构、运行模式;通过对发动机、永磁同步发电机和三相桥式不可控整流桥的数学模型分析，建立了整个系统的动态数学描述。针对基于永磁同步发电机的SHEV辅助功率单元对蓄电池进行多级恒流充电时，对发电机转速和蓄电池充电电流的跟踪问题，考虑到SHEV辅助功率单元固有的非线性和实际运行时负载干扰对充电产生的影响，以发动机进气量和永磁同步发电机的d-q轴电压为控制输入，以发电机转速、发动机进气歧管压力和发电机的d-q轴输出电流为状态变量，通过构造合适的Lyapunov-Krasovskii泛函，并结合非线性Backstepping设计方法、解耦控制技术及L2增益干扰抑制技术，设计基于永磁同步发电机的SHEV辅助功率单元系统的状态反馈镇定控制器。理论分析表明，在存在外部干扰的情况下，所设计的控制器仍能保证闭环系统的稳定性;仿真研究结果也表明，所设计的控制器能保证系统动态过程中对控制目标的快速跟踪性和较好的抗干扰性。 |
| 作者： | 赵晨光 |
| 专业： | 控制理论与控制工程 |
| 导师： | 杨俊华 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 广东工业大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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