永磁同步發(fā)電機及在混合動力汽車中的應用研究.pdf

1、隨著全球范圍內(nèi)的能源危機和環(huán)境污染的日益嚴重，汽車的節(jié)能和環(huán)保性能得到越來越多的重視。融合傳統(tǒng)燃油汽車和電動汽車優(yōu)點的混合動力汽車（HEV），能源利用率較高、能源多樣性和環(huán)保，成為解決節(jié)能與環(huán)保問題的切實可行途徑。輔助功率單元(APU)是混合動力汽車節(jié)能減排的關鍵部件，而永磁同步發(fā)電機(PMSG)又是其核心組件，如何對PMSG進行有效控制是混合動力汽車的關鍵技術。
　　 本文介紹了混合動力汽車的背景和分類，以及對永磁同步發(fā)電機和

2、串聯(lián)式混合動力汽車（SHEV）中輔助功率單元進行研究的意義及現(xiàn)狀，并介紹了幾種非線性系統(tǒng)控制理論。
　　 分析了永磁同步發(fā)電機的結(jié)構(gòu)、工作原理，建立數(shù)學模型。針對永磁同步發(fā)電機轉(zhuǎn)速和輸出功率的跟蹤問題，考慮到電機固有的非線性和實際運行過程中系統(tǒng)參數(shù)變化、負載干擾帶來的不確定性等特點，以永磁同步發(fā)電機的d-q軸電壓和發(fā)動機的驅(qū)動力矩為控制輸入，以發(fā)電機的轉(zhuǎn)速和d-q軸輸出電流為狀態(tài)變量，通過構(gòu)造Lyapunov函數(shù)，并結(jié)合魯棒Ba

3、ckstepping設計方法、解耦控制及L2增益干擾抑制策略，設計永磁同步發(fā)電機系統(tǒng)的狀態(tài)反饋魯棒鎮(zhèn)定控制器。理論分析表明，在系統(tǒng)參數(shù)攝動及存在外部干擾的情況下，所設計的閉環(huán)控制器仍能保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性;仿真研究結(jié)果也表明，所設計的控制器能保證系統(tǒng)動態(tài)過程中對控制目標的快速跟蹤性和較好的抗干擾性。
　　 分析了基于永磁同步發(fā)電機的SHEV輔助功率單元的結(jié)構(gòu)、運行模式;通過對發(fā)動機、永磁同步發(fā)電機和三相橋式不可控整流橋的數(shù)學模型分析

4、，建立了整個系統(tǒng)的動態(tài)數(shù)學描述。針對基于永磁同步發(fā)電機的SHEV輔助功率單元對蓄電池進行多級恒流充電時，對發(fā)電機轉(zhuǎn)速和蓄電池充電電流的跟蹤問題，考慮到SHEV輔助功率單元固有的非線性和實際運行時負載干擾對充電產(chǎn)生的影響，以發(fā)動機進氣量和永磁同步發(fā)電機的d-q軸電壓為控制輸入，以發(fā)電機轉(zhuǎn)速、發(fā)動機進氣歧管壓力和發(fā)電機的d-q軸輸出電流為狀態(tài)變量，通過構(gòu)造合適的Lyapunov-Krasovskii泛函，并結(jié)合非線性Backstepping