基于单电机的电动车能量回馈控制策略研究

论文摘要

目前电动车的主要障碍是充电的续驶里程和成本,而能源系统是引起这些问题的关键因素。在能源技术没有取得突破性进展之前,如何最大限度的利用有限的车载能源,开发出高效率的能量管理系统,从而提高电动车续驶里程就成为现阶段研究的一个重要课题。本文通过对车用无刷直流电机的原理进行学习和研究,并实际测试了无刷直流电机电动和发电运行状态下的波形,针对能量回馈制动的特点,结合电动车运行的实际路况,提出一种能量回馈控制策略,并对其进行仿真研究。本文主要基于恒速的前提从能量的角度进行研究。在整个控制策略中,本文从节省能量和制动能量回馈两阶段去考虑能量的利用效率。在节省能量控制策略中,电机运行处于电动运行状态,不过多考虑其他因素的影响,单从转速的控制方面进行考虑和实现,即采用速度闭环控制。通过PWM调制的方式限制或减小输出的电功率,尽可能的减少制动踏板的使用频率,直接从电功率输出端的角度去考虑,达到节约能量的目的,实现电动车的恒速运行。在能量回馈控制策略中,电机运行处于发电运行状态,以速度作为衡量回馈电流大小的决定因素,同时引入转速环和电流环对整个系统进行控制。这样既解决了基于能量回馈曲线控制方式能量回馈曲线参数难以确定的问题,也可以依据路况实时的调整回馈电流的大小。且通过PWM调制的方法来调整回馈电流的大小。在Simulink中结合无刷直流电机的数学模型和能量回馈控制策略建立系统的整体控制仿真模型,进行了相关的仿真分析。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 电动汽车发展的背景
• 1.2 国内外在电动汽车能量回馈领域的研究现状
• 1.2.1 国外研究现状
• 1.2.2 国内研究现状
• 1.3 本文研究的目的和意义
• 第二章 电动车用无刷直流电机
• 2.1 无刷直流电机的工作原理
• 2.2 无刷直流电机的机械特性
• 2.3 无刷直流电机的运行控制分析
• 2.3.1 无刷直流电机的PWM驱动控制
• 2.3.2 无刷直流电机的电动运行状态
• 2.3.3 无刷直流电机的发电运行状态
• 2.3.4 无刷直流电机运行波形
• 第三章 电动车能量回馈控制策略研究
• 3.1 电动车能量回馈制动的特点
• 3.2 能量回馈控制策略分析
• 3.2.1 最大允许制动转矩的能量回馈控制方式
• 3.2.2 基于能量回馈曲线（制动曲线）的控制方式
• 3.2.3 回馈电流恒定的控制方式
• 3.3 电动车能量回馈控制策略
• 3.3.1 能量回馈整体控制思路
• 3.3.2 能量回馈整体控制策略
• 3.3.3 能量回馈中需要注意的问题
• 第四章 基于MATLAB的能量回馈系统仿真研究
• 4.1 无刷直流电机的数学模型
• 4.1.1 三相绕组相电压方程
• 4.1.2 电磁转矩方程
• 4.1.3 转子运动方程
• 4.2 BLDCM控制系统模型的建立
• 4.2.1 BLDCM本体模块
• 4.2.2 电子换向模块
• 4.2.3 电压逆变模块
• 4.3 仿真分析
• 第五章 结论与讨论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间发表论文