适应纯电动汽车运行的电机控制算法研究

【摘要】：新能源汽车是节能、环保的交通工具,而纯电动汽车则被作为新能源汽车的重要战略取向。电机是纯电动汽车的主要动力部件对电动汽车有着重要的作用,而电机控制方法的研究更显得尤为重要。纯电动汽车的电机驱动系统要求具有转矩控制精确、能量反馈效率高、需要克服车载恶劣环境等特性。本文通过分析电动汽车的不同运行工况,围绕AD5435半实物仿真系统和Matlab软件,对纯电动汽车在不同工况下驱动电机的控制方法进行研究。首先,本文对纯电动汽车作为未来汽车产业的重要发展方向进行了阐述,并对纯电动汽车的国内外现状进行了说明,分析了永磁同步电机作为纯电动汽车驱动电机的优势,对永磁同步电机的几种控制方法进行了比较,论述了电机的矢量控制技术和策略。通过坐标变换,完成了永磁同步电机在坐标变换下的三种不同的数学模型,并根据数学模型,分析了矢量控制在电动汽车驱动系统中的应用,提出了空间矢量脉宽调制的方法来控制PWM波形的输出,利用模糊PI控制算法对矢量控制方法进行优化,并利用Matlab/Simulink环境构建了速度/电流双闭环的矢量控制系统模型。其次,分析了不同工况下纯电动汽车的运行状态,通过模型及受力分析,了解永磁同步电机在不同工况下的运行状态,利用矢量控制方法结合模糊PI控制算法,控制电机的输出转速和转矩,并通过Matlab/Simulink构建模型并仿真得到在不同工况下电机的输出转速与转矩之间的变化关系。再次,介绍了半实物仿真控制器AD5435的基本功能和模块,通过Matlab/Simulink与AD5435之间的无缝连接,构建了Matlab/Simulink环境下的AD5435仿真模型。最后,利用Matlab/Simuink构建的矢量控制系统模型检验车辆在不同运行工况下电机的输出转矩和转速的控制效果,并利用AD5435联合仿真平台,对模型仿真的结果进行了进一步验证。 【关键词】：纯电动汽车 永磁同步电机 矢量控制 matlab/simulink AD5435
【学位授予单位】：广西科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U469.72
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-7
• 符号说明7-12
• 第一章 绪论12-18
• 1.1 课题背景及研究意义12-13
• 1.2 纯电动汽车国内外发展现状13-14
• 1.2.1 国外纯电动汽车发展现状13-14
• 1.2.2 国内纯电动汽车发展现状14
• 1.3 纯电动汽车驱动电机控制技术及研究现状14-16
• 1.4 论文的主要研究内容16-17
• 1.5 本章小结17-18
• 第二章 车辆行驶工况分析18-26
• 2.1 车辆起步过程力学分析18-20
• 2.2 车辆起步影响因素分析20-23
• 2.3 车辆在行驶过程中整车工况分析23-25
• 2.4 本章小结25-26
• 第三章 纯电动汽车电机控制算法26-37
• 3.1 纯电动汽车驱动系统结构26-27
• 3.2 永磁同步电机数学模型27-32
• 3.2.1 三相静止坐标系中数学模型28-30
• 3.2.2 α-β轴两相静止坐标系中数学模型30-31
• 3.2.3 d-q轴同步旋转坐标系中数学模型31-32
• 3.3 永磁同步电机矢量控制系统32-36
• 3.3.1 空间适量脉宽调制33-35
• 3.3.2 模糊PI控制器35-36
• 3.4 本章小结36-37
• 第四章 AD5435半实物仿真控制器37-48
• 4.1 AD5435介绍37-41
• 4.2 AD5435功能模块41-47
• 4.2.1 A/D板卡43-44
• 4.2.2 编码器输入板卡44-46
• 4.2.3 三相PWM电机控制板卡46-47
• 4.3 本章小结47-48
• 第五章 控制系统模型搭建48-61
• 5.1 基于MATLAB/Simulink的矢量控制系统建模48-57
• 5.1.1 SVPWM控制模型48-51
• 5.1.2 控制算法模型51-54
• 5.1.3 矢量控制系统模型54-57
• 5.2 车辆运行工况模型57-59
• 5.3 AD5435/Matlab/Simulink联合仿真模型59-60
• 5.4 本章小结60-61
• 第六章 系统试验仿真与验证61-75
• 6.1 纯电动汽车工况仿真实验及结果分析61-72
• 6.1.1 第一种工况下的仿真实验61-63
• 6.1.2 第二种工况下的仿真结果63-65
• 6.1.3 第三种工况下的仿真结果65-67
• 6.1.4 第四种工况下的仿真结果67-68
• 6.1.5 第五种工况下的仿真结果68-70
• 6.1.6 第六种工况下的仿真结果70-72
• 6.1.7 实验结果分析72
• 6.2 AD5435半实物联合仿真系统测试72-74
• 6.2.1 AD5435外围电路72-73
• 6.2.2 AD5435联合仿真73-74
• 6.3 本章小结74-75
• 第七章 结论与展望75-77
• 7.1 结论75-76
• 7.2 展望76-77
• 参考文献77-79
• 发表论文和参加科研情况说明79-80
• 致谢80

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