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电动汽车用永磁同步电机驱动系统若干关键技术研究
| 论文题名： | 电动汽车用永磁同步电机驱动系统若干关键技术研究 |
| 关键词： | 永磁同步电机;电动汽车;驱动系统;直接转矩控制;凸极性 |
| 摘要： | 受能源危机和环境恶化影响，电动汽车已成为汽车工业未来发展的主要方向，而电机驱动系统作为电动汽车机电能量变换的核心部件，具有重要研究意义。由于永磁同步电机具有高效率和高功率密度的优点，已在中小型电动汽车中得到广泛运用，因此本文针对电动汽车用永磁同步电机驱动系统，从电机设计及控制等角度研究提高系统性能和可靠性的新方法，主要包括以下内容： 阐述电动汽车用永磁同步电机结构特点，给出不同坐标系下电机数学模型。介绍两种常规永磁同步电机(PMSM)直接转矩控制(DTC)算法原理，分析它们用于电动汽车场合的问题并指出改进方向。为提高可靠性，从转矩调节单调性、电机弱磁特点以及电压电流限制等多方面考虑，获得了PMSM DTC稳定运行条件。 提出了一种基于转矩角的电动汽车用PMSM DTC，在研究该算法中电磁转矩和定子磁链幅值调节原理上，给出详细控制结构和各环节实现过程，分析其中可靠启动方法和零矢量作用。并研究该算法中转矩和磁链调节的相互耦合作用，完善对该算法的特点分析。针对电动汽车对转矩控制的性能需求，研究PMSM DTC的转矩性能影响因素，分析由开关管寄生参数引起的非线性死区现象，并给出相应的间接死区补偿方法。 为提高电动汽车用PMSM控制系统可靠性，提出了一种利用相电感的PMSM转子位置估算方法。分析PMSM电感特性，比较常规相电感位置信号提取方法优缺点，在此基础上提出相电感矢量迭代法，并给出简化工程实现方法。为获得宽转速范围内的无位置传感器控制能力，将所述位置获得方法与PMSM DTC算法结合，提出了一种利用高频注入得到相电感并计算定子磁链的方法，再将其与常规定子磁链估算方法结合，得到混合磁链估算方法，满足宽转速运行要求。 针对电动汽车高效率运行需求，从PMSM DTC角度分析系统电磁损耗变化规律，在此基础上提出了一种分区式在线效率优化方法。利用离散化思想，将搜索过程“多线程”化，以减弱对最优搜索算法的需求。 提出了一种电动汽车用交替极轮毂电机结构，从气隙磁密、漏磁、齿槽转矩和凸极性等方面分析其基本原理、结构特点和设计规律。与常规永磁轮毂电机对比，着重研究电机结构参数对极间漏磁和齿槽转矩的影响，分析变化规律，并提出了以弧形铁芯极进一步优化齿槽转矩的方法。分析所提电机凸极性形成原理，研究铁芯极形状和磁钢厚度对电机凸极性的影响。 |
| 作者： | 邱鑫 |
| 专业： | 电力电子与电力传动 |
| 导师： | 黄文新 |
| 授予学位： | 博士 |
| 授予学位单位： | 南京航空航天大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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