電動(dòng)汽車用永磁電機(jī)及驅(qū)動(dòng)控制研究.pdf

1、隨著能源短缺和環(huán)境污染的問題愈演愈烈，發(fā)展電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)已成為汽車工業(yè)的主要研究方向，而電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)作為電動(dòng)汽車機(jī)電能量變換的核心部件，具有重要研究意義。在各類電機(jī)中，永磁電機(jī)因具有高功率密度和高效率等明顯優(yōu)勢(shì)，在中小型電動(dòng)汽車領(lǐng)域獲得廣泛的應(yīng)用。本文針對(duì)電動(dòng)汽車用永磁電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，以增強(qiáng)電機(jī)弱磁能力和提高控制性能為出發(fā)點(diǎn)，從電機(jī)設(shè)計(jì)和控制策略兩方面進(jìn)行研究，旨在提出一種易于弱磁的外轉(zhuǎn)子永磁輪轂電機(jī)結(jié)構(gòu)和一套動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，可靠性高的控制算法

2、。
　　本文首先針對(duì)表貼式永磁輪轂電機(jī)弱磁困難的缺陷，提出了一種轉(zhuǎn)子永磁段與磁阻段圓周向交替分布的新結(jié)構(gòu)交替極外轉(zhuǎn)子永磁輪轂電機(jī)，通過加大電機(jī)的電樞反應(yīng)來擴(kuò)大電機(jī)的弱磁能力。在槽極匹配的選取上，以9/4和9/5兩種電機(jī)進(jìn)行對(duì)比分析，發(fā)現(xiàn)9/5極單元電機(jī)繞組具有一致性和互補(bǔ)性的特點(diǎn)，從而理論上解釋了9/5電機(jī)永磁磁鏈和電感曲線高度正弦的本質(zhì)原因，并進(jìn)行有限元仿真驗(yàn)證。在齒槽轉(zhuǎn)矩的優(yōu)化上，與常規(guī)電機(jī)對(duì)比，分析新結(jié)構(gòu)電機(jī)磁鋼厚度、極弧系

3、數(shù)等重要參數(shù)對(duì)齒槽轉(zhuǎn)矩的影響，分析變化規(guī)律，提出了以弧形鐵心極進(jìn)一步優(yōu)化齒槽轉(zhuǎn)矩的方法。其次，分析新結(jié)構(gòu)電機(jī)的數(shù)學(xué)模型，利用有限元軟件分析電機(jī)參數(shù)的非線性變化并介紹了參數(shù)測(cè)試方法。利用Matlab Simulink建立輪轂電機(jī)的非線性參數(shù)模型，在基于一套完整的控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上仿真驗(yàn)證出新電機(jī)的弱磁擴(kuò)速能力可達(dá)基速的2.5倍以上。接著，針對(duì)內(nèi)置式永磁同步電機(jī)運(yùn)行時(shí)參數(shù)的非線性變化，為提高控制系統(tǒng)的準(zhǔn)確性和魯棒性，提出查表法最大轉(zhuǎn)矩電流比控

4、制；為改善電機(jī)高速弱磁時(shí)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)和可靠性，提出基于電壓反饋復(fù)合電流前饋的弱磁控制策略，在電壓反饋調(diào)節(jié)弱磁給定電流的基礎(chǔ)上加上弱磁電流的前饋計(jì)算使動(dòng)態(tài)響應(yīng)迅速，并通過Matlab仿真驗(yàn)證了控制策略的可行性。最后，完成基于DSP2812軟件程序設(shè)計(jì)，搭建待測(cè)電機(jī)5Kw、陪侍電機(jī)11Kw的對(duì)拖實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。完成樣機(jī)d-q軸電感的非線性測(cè)試，進(jìn)行電機(jī)基速2000rpm帶載額定轉(zhuǎn)矩30N.m、突加突卸載、弱磁升速至4000rpm帶載14N.m等