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原文传递电动汽车用异步电机系统效率优化控制研究

论文题名：	电动汽车用异步电机系统效率优化控制研究
关键词：	异步电机
摘要：	目前，大量应用于工农业生产的交流异步电机驱动系统，存在着整体效率较低的缺陷，造成资源浪费严重。本文以应用于电动汽车的中小功率等级异步电机驱动系统为研究对象，并针对被广泛应用的SVPWM电压型逆变器输出调制电压中含有基波电压以及谐波电压的实际特点，提出要从两个方面对稳态轻载工况下异步电机系统进行效率优化控制：优化电机的基波励磁磁链，寻找由基波电压所引起的电机铁芯损耗和铜损的最优平衡点，以减少由基波电压引起的电机损耗；优化SVPWM发生方法，控制逆变器的谐波电压输出，以减少由谐波电压引起的电机铁芯损耗和铜损。论文主要包括以下几个方面：　　针对常用MATLAB/Simulink模块库所提供的异步电机模型不包含铁芯损耗这一缺陷，本文提出了一种计及铁芯损耗的异步电机数学模型，模型不包含微分环节，保证了仿真时的稳定性，模型所需参数均可通过普通的短路和空载实验获取。模型符合电机实际情况，具有简单、可靠、易于实现的优点。　　基于损耗模型控制(LMC)以及最小直流母线功率在线搜索控制(SC)的研究成果，本文提出了一种新型混合在线式直流最小功率模糊搜索效率优化控制算法(FLSC)。算法包含有新型的比例因子提取策略，同其它模糊搜索控制相比，该策略不需通过仿真计算，就能在线得到电机各稳态工况下对应的FLSC输入输出变量用比例因子。此外，还首次对FLSC用模糊集合及其隶属度函数进行了系统化设计，解决了系统在效率最优点处的振荡问题。计算机仿真表明，本FLSC兼有LMC算法和SC算法的双重优点，并克服了两种算法的不足，具有很好的鲁棒性，极大的提高了系统的控制性能。　　本文提出了新型SVPWM零电压作用时间分配方法和新型SVPWM过调制算法。前者从基于载波调制方式的CBPWM与基于空间电压矢量方式的SVPWM之间联系出发，将CBPWM的研究成果应用于SVPWM零电压作用时间分配中，从而极大的降低了逆变器谐波电压输出。后者按照电压矢量的幅值比例，通过对参考电压矢量以及六边型顶点电压矢量的幅值控制，使系统逐渐由线性调制工作状态过渡到六阶梯波工作状态，在整个过程中逆变器输出的基波电压具有线性调制的性质。仿真表明，同其它过调制算法相比，本算法对应的谐波电压含量低，能够极大的改善逆变器的输出性能。　　本文在基于TMS320F2407A的1.8kW/5.4kW异步电机实验台架上，进行了新型FLSC效率优化控制实验研究，结果表明本文所提FLSC算法，能够极大的缩短控制系统的寻优时间，并具有很好的适应性，可以方便的应用于各种功率等级的异步电机。100kW/160kW电动汽车用异步电机实验台架上的SVPWM过调制实验证明，本文所提过调制算法计算简便，无须添置新的硬件，就能够方便的与原有仅适合线性调制区域使用的DSP程序相兼容，算法非常适合电压型逆变器应用，特别适合供电电压波动频繁以及由蓄电池供电的逆变器应用场合(如纯电动汽车)。
作者：	张立伟
专业：	电机与电器
导师：	温旭辉
授予学位：	博士
授予学位单位：	中国科学院电工研究所
学位年度：	2006
正文语种：	中文