电动汽车用永磁同步电机控制问题研究

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传统的燃油汽车存在环境污染与资源危机问题,由于电动汽车零排放,成为各国竞相发展的重要方向之一,本课题来源于众泰E200电动车项目。  电动汽车包括电池、电控、电机三大电组成,本文主要研究电机的动力控制部分。研究对象是永磁同步电机控制。  主要研究重点是解决三大问题,其一是如何让繁琐的软件代码简单化、平台化,把软件工程师从繁琐的代码海洋里解脱出来;其二是用模糊PI算法解决响应慢、精度差带来的舒适性和加速性的问题;其三用谐波补偿算法来解决舒适性和经济性的问题。  在电机控制过程中软件代码非常繁琐,而且不直观,使得评审困难、验证困难、维护成本高、不利于平台化,为了解决这一问题本文采用搭建符合整车控制逻辑的电机控制模型,利用通过直观的模型来生成应用层代码的方式,来解决第一个问题。  舒适性问题涉及加速或制动时的抖动现象、高速时动力响应慢或精度差、颠簸路面时的转速反馈失常现象以及电机噪音大等问题。加速性问题主要考虑百公里加速响应慢的问题。研究发现,引起上述问题的主要原因是永磁同步电机在应用过程中表现非线性、强耦合、高阶、多变量等特性,难以用数学的方法描述其动态过程,尤其是当电动汽车工况复杂、存在负载扰动、EMC干扰时,诸多因素不断地呈现无规律的变化特征,使得传统的PI调节已经满足不了所需动力的精确输出,无法满足电动车高精度、高响应的需求,所本文采用模糊PI控制方式来解决响应慢和精度差的问题,从而最终解决部分舒适性问题和加速性问题。  此外,电机存在诸多高阶次的谐波,导致电机控制器输出的ua、ub、uc中也存在不同程度的谐波,进而致使铁耗和铜耗不同程度的上升,电机效率下降;这些谐波也导致电机在高速转动时产生自发扰动,使整车感到微微振动,厉害时可产生刺耳噪声使得驾驶员烦躁不安,这里采用谐波补偿算法来解决上述问题,从而最终解决部分舒适性问题和经济性问题。  然后将电机控制模型结合模糊PI算法和谐波补偿算法进行仿真验证和台架验证,最终证明是可行的,较好地解决了舒适性、加速性、经济性的问题。
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