电动汽车电驱动系统高性能控制技术研究

论文摘要

电动汽车具有无排放污染、噪声低等优点,在环保和节能方面具有巨大的优势,具有很好的发展前景。由于是有限能源供给,电动汽车对能量的利用效率有着很高的要求,电驱动系统消耗了绝大部分的电能,因此提高电动汽车电驱动系统的运行效率对于延长电动汽车一次充电的续驶里程具有十分重要的意义。目前电动汽车中应用最广泛的是异步电机驱动系统,其具有体积小、维护简单、可靠性高等优点。但是传统的矢量控制中维持磁通恒定的特点使得异步电机在轻载时效率大大降低,本文以此为背景展开研究。本文首先介绍了电动汽车对其电驱动系统的要求和电驱动系统的控制技术,探讨电动汽车电驱动系统控制技术的研究热点和发展趋势,指出本课题的主要研究内容及章节安排。然后研究了电动汽车电驱动系统的损耗模型,导出损耗最小时的最优磁链算法,设计并编写了异步电机的在线效率优化控制程序,提高异步电机在轻载运行时的效率。最后针对效率优化控制带来的动态响应变慢的不利影响,研究了异步电机的快速动态响应策略,采用基于电压空间矢量合成的快速响应策略,并与最大转矩每安培算法进行了对比,仿真和实验表明,前者具有更好的响应速度。以一台鼠笼式异步电机作为控制对象,采用转子磁场定向的矢量控制。系统的主控芯片是TMS320LF2407A DSP芯片,运用DSP汇编语言和C语言编写了控制程序,包含有空间矢量PWM调制子程序、磁链辨识子程序、效率优化控制子程序和电压矢量合成快速响应子程序等,实现了数字化的高性能电驱动控制系统。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 电动汽车发展历史
• 1.2 电动汽车研究现状
• 1.3 电动汽车电驱动系统的构成及控制技术
• 1.3.1 电驱动系统的构成
• 1.3.2 电驱动系统的控制技术
• 1.3.3 电动汽车对电驱动系统的要求
• 1.4 电动汽车电驱动系统控制技术研究热点
• 1.5 本文的研究背景与主要工作
• 2 异步电机矢量控制原理及其软硬件实现
• 2.1 磁场定向矢量控制策略
• 2.2 异步电机考虑铁损的数学模型
• 2.3 仿真模型
• 2.3.1 仿真软件MATLAB
• 2.3.2 利用MATLAB S-函数建立异步电机模型
• 2.3.3 仿真系统的搭建
• 2.4 实验用硬件平台和软件环境
• 2.5 小结
• 3 电动汽车驱动用异步电机的效率优化控制
• 3.1 引言
• 3.2 电动汽车电驱动系统的功率流程
• 3.3 异步电机效率优化控制原理
• 3.4 基于损耗模型的异步电机效率优化控制策略
• 3.4.1 考虑铁损的异步电机简化等效电路
• 3.4.2 异步电机损耗模型的建立
• 3.4.3 最优磁链的选择
• 3.5 仿真研究
• 3.6 实验研究
• 3.7 小结
• 4 电动汽车电驱动系统效率优化控制时的快速响应研究
• 4.1 引言
• 4.2 优化运行对异步电机动态响应的影响
• 4.3 基于最大转矩每安培策略的快速响应
• 4.3.1 最大转矩每安培理论
• 4.3.2 仿真研究
• 4.3.3 实验研究
• 4.3.4 最大转矩每安培的优点和不足
• 4.4 基于电压空间矢量合成的快速响应策略
• 4.4.1 电压空间矢量控制的原理
• 4.4.2 电压空间矢量合成策略
• 4.4.3 快速响应控制策略
• 4.4.4 仿真研究
• 4.4.5 实验研究
• 4.5 小结
• 5 结论与展望
• 参考文献
• 致谢
• 学位论文评阅及答辩情况表