【摘 要】
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纯电动汽车是以纯电力作为驱动能源,综合了车辆驱动控制和车联网等方面的先进技术,具有结构简单和对环境友好的一种新能源汽车。电机驱动控制系统是纯电动汽车的核心系统,该系统的优劣直接影响到整车的动力性能、安全性及稳定性等,但传统的采用直接转矩控制的电机驱动控制系统有着磁链和转矩脉动大和逆变器开关频率不恒定等问题。因此,对纯电动汽车的电机驱动控制系统进行深入研究,具有重要的现实意义。目前,新能源汽车常采用
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纯电动汽车是以纯电力作为驱动能源,综合了车辆驱动控制和车联网等方面的先进技术,具有结构简单和对环境友好的一种新能源汽车。电机驱动控制系统是纯电动汽车的核心系统,该系统的优劣直接影响到整车的动力性能、安全性及稳定性等,但传统的采用直接转矩控制的电机驱动控制系统有着磁链和转矩脉动大和逆变器开关频率不恒定等问题。因此,对纯电动汽车的电机驱动控制系统进行深入研究,具有重要的现实意义。目前,新能源汽车常采用的驱动电机有多种,其中永磁同步电动机不仅具有体积小、质量轻等特点,而且还具有功率密度和功率因数大、可靠性和能量转换效率高的优势,因此在当前的纯电动汽车领域具有较大的应用潜力。有鉴于此,本文针对使用永磁同步电机的纯电动汽车电机驱动控制系统展开研究。论文的主要研究内容和成果如下:(1)利用Clark和Park坐标变换,将自然坐标系下永磁同步电机的数学模型变换到同步旋转坐标系下,建立了PMSM在同步旋转坐标系下的数学模型,有利于电机的控制分析和设计;利用Matlab/Simulink的结构化建模方法,建立了永磁同步电机的直接转矩控制系统仿真模型,实现了对永磁同步电机的控制,仿真结果与预期结果基本一致,为进一步改进电机驱动控制系统提供了重要参考依据。(2)利用空间电压矢量脉宽调制技术,对期望空间电压矢量的合成进行了分析与计算,结果表明SVPWM方式的逆变器输出线电压基波幅值比SPWM逆变器输出电压提高了15%;研究了基本电压空间矢量的作用顺序,并给出了五段式SVPWM和七段式SVPWM的实现方法,建立了SVPWM控制算法的仿真模型,仿真结果验证了SVPWM算法模型的可行性和准确性,固定了开关频率,减少了谐波成分。(3)利用滑模变结构控制技术和二阶滑模控制算法,设计了磁链和转矩控滑模控制器;用磁链和转矩滑模控制器替代传统的永磁同电机直接转矩控制系统中的滞环控制器,建立了基于空间电压矢量调制技术与滑模控制器的直接转矩系统模型,仿真结果表明,转矩幅值波动较传统的直接转矩控制系统有所减小,动态性能和鲁棒性获得了提升,验证了该系统的有效性。
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