电动汽车用永磁同步电动机电抗参数计算与矢量控制仿真

论文摘要

随着能源使用紧张,生态环境等问题的日益突出,汽车行业面临新的挑战。电动汽车是以车载电源为动力,用电动机驱动车轮行驶,且满足道路安全法规对汽车的各项要求的车辆。电动汽车的发展是能源危机及人们对环境要求的必然产物。世界各国的汽车制造商都投入了大量资金开发电动汽车。驱动电机及其控制系统是电动汽车动力系统中的核心部分。永磁同步电动机(Permanent magnet synchronous motor,简称PMSM)具有体积小、可靠性好的优点,在电动汽车上的应用越来越多。本文以一台电动汽车用永磁同步电动机为例,在二维非线性恒定磁场中建立其数学模型,运用有限元分析作为数学计算手段,采用了计及交直轴耦合效应,通过修正各单元相对磁导率μr的方法来较准确的计算电抗参数。同时,还给出了该电抗值随定子相电流变化而改变的趋势,并且给出定子绕组自感和互感随转子转角位置改变而变化的曲线图。为了提高变频驱动无阻尼转子绕组的同步电机的分析设计精度,本文建立了二维有限元电机模型与SPWM矢量控制电路的耦合系统模型,实现了电流和速度的双闭环控制。该控制系统采用了较典型的id = 0控制算法,电机绕组激励源为变频的SPWM电压信号。该系统模型即兼顾了驱动电路的逼真性,又具备有限元模型的精确性,能更好地模拟电机在特殊驱动下的动态性能,避免了仅用电机阻抗参数所构建的动态模型无法准确考虑其非线性的问题。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 本课题研究的目的及意义
• 1.2 本课题的国内外研究现状
• 1.3 本文的主要研究内容
• 第2章 永磁同步电动机的有限元模型
• 2.1 永磁同步电动机的转子磁路结构
• 2.2 恒定磁场内永磁同步电动机有限元模型
• 2.2.1 二维边界条件
• 2.2.2 电磁位的选择
• 2.2.3 有限元模型的建立
• 2.3 本章小结
• 第3章 永磁同步电动机电抗参数的计算与分析
• 3.1 考虑交直轴耦合作用的电磁场计算法
• 3.2 电抗参数计算及结果分析
• 3.3 空载和负载时的气隙磁密谐波分析
• 3.4 本章小结
• 第4章 永磁同步电动机矢量控制系统的研究
• 4.1 直轴电流恒为零的控制算法
• 4.2 永磁同步电动机运动方程中的数学模型
• 4.3 永磁同步电动机控制系统仿真模型
• 4.3.1 功率驱动仿真电路
• 4.3.2 有限元模型与SPWM 电路耦合仿真电路
• 4.3.3 脉宽调制仿真电路
• 4.3.4 电流控制电路
• 4.3.5 速度环控制电路
• 4.3.6 仿真结果
• 4.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢