新型自減速永磁復(fù)合輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)研究.pdf

1、隨著經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的發(fā)展，可持續(xù)發(fā)展觀念、環(huán)保意識(shí)和健康意識(shí)等逐漸深入人心，而石油資源具有不可再生性，且環(huán)境污染問題日益嚴(yán)重，加快調(diào)整能源比重，加速發(fā)展新能源汽車已不可避免地成為了一種趨勢(shì)。電動(dòng)汽車(Electric Vehicles，EVs)由于不依賴石油資源，且具有零排放、低噪聲、高效率等特點(diǎn)已引起人們廣泛關(guān)注。電動(dòng)汽車的主要部件是電機(jī)及其控制系統(tǒng)，輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)由于把動(dòng)力系統(tǒng)、傳動(dòng)裝置和制動(dòng)裝置都集中到輪轂內(nèi)，可省去機(jī)械傳動(dòng)部件，增

2、加車輛的可利用空間，是未來電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)方式的首選方案。
　　論文對(duì)新型自減速永磁復(fù)合輪轂電機(jī)(Self-Decelerating Permanent Magnet in-Wheel Motor,SDPMWM)進(jìn)行研究，該電機(jī)基于磁齒輪的磁場(chǎng)調(diào)制原理，將低速外轉(zhuǎn)子型輪轂電機(jī)的無變速箱、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、不會(huì)出現(xiàn)齒輪磨損問題等優(yōu)點(diǎn)與高速內(nèi)轉(zhuǎn)子型輪轂電機(jī)的結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕等優(yōu)點(diǎn)相結(jié)合，使得輪轂驅(qū)動(dòng)電機(jī)的運(yùn)行效率和轉(zhuǎn)矩密度大大提高。驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)對(duì)

3、電動(dòng)汽車的安全性、性能、效率和舒適性等具有重要的影響，目前，針對(duì)該SDPMW電機(jī)的研究主要集中在本體設(shè)計(jì)方面，對(duì)其控制算法的研究比較少。由于該電機(jī)反電動(dòng)勢(shì)與永磁同步電機(jī)相似，因此，論文借鑒了永磁同步電機(jī)的控制算法，對(duì)其驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行研究，針對(duì)該類電機(jī)設(shè)計(jì)了一套驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)。
　　論文首先介紹了基于磁齒輪的輪轂電機(jī)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀、電動(dòng)汽車用永磁同步電機(jī)的主要控制方式、現(xiàn)代控制算法的研究現(xiàn)狀;其次，對(duì)研究對(duì)象新型自減速永磁復(fù)合輪轂

4、電機(jī)的結(jié)構(gòu)、原理和特性進(jìn)行了分析。對(duì)SDPMW電機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)的建模分析，并建立了該電機(jī)系統(tǒng)在三相靜止坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型。
　　論文重點(diǎn)對(duì)SDPMW電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)的控制策略進(jìn)行研究。由于PI控制器算法簡(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn)的特性，電動(dòng)汽車用永磁同步電機(jī)矢量控制系統(tǒng)目前多采用PI控制，論文首先把基于PI的空間電壓矢量控制應(yīng)用于該新型電機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)中，作為后續(xù)研究新型控制算法的基礎(chǔ)，結(jié)果表明該算法簡(jiǎn)單、運(yùn)行速度快，能滿足一定的控制性能

5、，但是該算法參數(shù)不易調(diào)節(jié)，速度對(duì)擾動(dòng)的抵抗性明顯不足，魯棒性較差，且不同運(yùn)行環(huán)境下的參數(shù)需要重新整定。針對(duì)基于PI的空間電壓矢量控制中所存在的魯棒性差以及不同運(yùn)行環(huán)境下的控制參數(shù)需要重新整定等問題，且考慮到電動(dòng)汽車運(yùn)行環(huán)境的多變，受系統(tǒng)自身參數(shù)變化以及外部負(fù)載擾動(dòng)的影響，為滿足電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)多變量、強(qiáng)耦合以及非線性等的要求，在基于PI的空間電壓矢量控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，引入滑模控制(Sliding Mode Control，SMC)，

6、其對(duì)提高電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)的動(dòng)穩(wěn)態(tài)性能、安全性以及舒適性尤為重要，尤其是改善控制系統(tǒng)的魯棒性。為進(jìn)一步提高控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能，降低轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，對(duì)SDPMW電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)的電流諧波抑制進(jìn)行了研究，提出了一種基于SMC和自適應(yīng)陷波器(Adaptive Notch Filter,ANF)的諧波電流抑制方法，可有效地抑制控制系統(tǒng)中的五次和七次電流諧波。最后，基于Matlab/Simulink建立了該驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)的仿真模型，并對(duì)其控制算法進(jìn)行了