混合动力汽车感应电动机模糊直接转矩控制系统的研究

论文摘要

混合动力电动汽车(Hybrid Electric Vehicle)是传统燃油汽车和纯电动汽车相结合的新车型,具有燃油汽车的动力性能和较低的排放,是当前解决节能、环保问题切实可行的过渡方案。目前混合动力汽车主要有3种混合驱动结构:串联式、并联式和混联式。本文对这3种混合动力系统结构和特点进行了分析,并重点介绍和分析了并联式结构中的不同结构特点,建立了并联式混合动力电动汽车传动系模型,并将该模型嵌入ADVISOR中,对模型和控制策略进行了仿真研究。驱动电机作为混合动力汽车中的主要部件,在混合动力汽车中起着至关重要的作用,对其进行研究具有重要的理论和现实意义。本论文采用感应电动机直接转矩控制系统作为并联混合动力电动汽车的驱动系统。感应电动机的直接转矩控制是继矢量变换控制后新发展起来的一种控制方法。传统的直接转矩控制通过直接控制转矩和磁链来间接控制电流,不需要复杂的旋转坐标变换,因此具有结构简单,转矩响应快以及对参数鲁棒性好的优点,但同时也存在一些不足。本文主要针对传统的直接转矩控制中存在转矩脉动大的问题,结合新出现的控制策略,用改进的算法减小转矩脉动。本文详细讨论和分析两种改进的模糊直接转矩控制算法。一种是直接用模糊逻辑控制器代替传统DTC算法中的转矩和磁链滞环控制器的控制算法,该算法能显著地提高系统的动态响应速度,并能减小电动机的转矩脉动;另一种是结合空间矢量调制技术的模糊直接转矩控制算法,运用空间矢量调制技术可以生成较多的空间电压矢量的特性,用模糊控制器来选择期望的空间电压矢量,该算法能进一步减小转矩脉动。在仿真实验中综合运用了模糊控制技术和电压空间矢量调制技术,证明了其有效性。试验表明,这种新设计对缺省并联混合动力电动汽车有所改进,是一种可行的HEV设计方案。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究的背景
• 1.2 混合动力电动汽车概述
• 1.2.1 混合动力电动汽车国内外发展概况
• 1.2.2 混合动力电动汽车的混合形式
• 1.2.3 混合动力电动汽车对电机的要求
• 1.2.4 混合动力电动汽车用电机的比较与选择
• 1.2.5 混合动力电动汽车感应电动机直接转矩控制技术
• 1.3 本文的主要工作
• 第二章 混合动力汽车感应电动机直接转矩控制系统的基本原理
• 2.1 感应电动机的数学模型
• 2.2 电压空间矢量和逆变器的数学模型
• 2.3 直接转矩控制系统
• 2.3.1 直接转矩控制系统的基本组成
• 2.3.2 磁链控制
• 2.3.3 转矩控制
• 2.3.4 电压空间矢量选择策略
• 2.4 传统 DTC算法的仿真
• 2.5 本章小结
• 第三章 模糊控制在混合动力汽车感应电动机直接转矩控制中的应用
• 3.1 模糊控制的基本原理
• 3.1.1 模糊控制的简介
• 3.1.2 模糊控制的基本过程
• 3.2 模糊控制器的设计
• 3.2.1 模糊变量及其隶属度函数
• 3.2.2 模糊控制规则
• 3.3 FL-DTC算法的仿真
• 3.4 本章小结
• 第四章 电压空间矢量调制在混合动力汽车模糊直接转矩控制中的应用
• 4.1 电压空间矢量调制技术原理
• 4.2 在模糊直接转矩控制中采用电压空间矢量调制技术
• 4.2.1 模糊变量及其隶数度函数
• 4.2.2 模糊控制规则
• 4.3 FL-SVM-DTC算法的仿真
• 4.4 本章小结
• 第五章 混合动力汽车感应电机模糊直接转矩控制的仿真研究
• 5.1 模糊直接转矩控制的仿真实现
• 5.2 转矩控制
• 5.2.1 电启机模式实现
• 5.2.2 电机单独驱动模式
• 5.2.3 混合驱动模式
• 5.3 转速控制
• 5.4 本章小结
• 第六章 混合动力汽车 ADVISOR仿真与性能分析
• 6.1 并联混合动力汽车结构及能量流动
• 6.2 整车 ADVISOR仿真
• 6.2.1 混合动力电动汽车仿真软件 ADVISOR
• 6.2.2 并联混合动力汽车 ADVISOR仿真与性能分析
• 6.3 本章小结
• 第七章 结论
• 参考文献
• 在学研究成果
• 致谢