纯电动汽车新型内置式永磁同步电机设计与控制研究

【摘要】：随着能源问题的日益突出,环境污染越来越严重,全社会都在提倡绿色环保清洁能源,汽车行业也在朝着节能和环保的理念发展,特别是纯电动汽车作为最清洁的能源汽车是我国新能源汽车发展的主要方向。驱动电机及其控制策略是纯电动汽车的核心部分,并且要满足电动汽车的高效率,宽调速范围以及高过载能力的要求。因此,本文设计了一款新型驱动电机以及相应的控制方法来实现纯电动汽车的这些高性能。本文通过纯电动汽车各种类型的驱动电机性能的比较与分析,最后选择了高性能的内置式永磁同步电动机,然后介绍其结构特点和工作原理。由于传统内置式永磁同步电机的气隙磁密没有表贴式波形好,表贴式气隙磁密波形接近正弦波,而传统内置式的气隙磁密波形接近方波,因此本文设计了一款新型内置式永磁同步电机,采用梯形磁密波来逼近正弦波的方法,既能保证电机具有表贴式的磁密正弦波形,又使电机具有内置式的弱磁扩速性能。通过运用有限元分析法和电磁仿真软件Ansoft maxwell,把新型内置式永磁同步电机和表贴式、传统内置式永磁同步电机性能方面比较,其结果表明新型内置式永磁同步电机具有气隙磁密好,转矩波动小,效率高以及具有更高的弱磁扩速能力等优点。为了满足纯电动汽车在恒功率区具有较宽的速度范围,本文采用了基于电压反馈的弱磁控制策略,对弱磁控制策略中的PI调节环、电流解耦环以及弱磁环进行设计。最后通过Matlab/simulink进行仿真,结果验证了控制方法的正确性。采用TI公司TMS320F2812芯片搭建电机数字控制实验平台,设计相关软件并给出相应流程图。完成了电机样机测试,测试结果表明电机满足设计要求。 【关键词】：新型内置式永磁同步电机 有限元分析 弱磁控制 Matlab/simulink仿真
【学位授予单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM341;U469.72
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 绪论9-19
• 1.1 课题研究背景及意义9-10
• 1.2 国内外研究现状10-14
• 1.2.1 国外电动汽车研究现状10-11
• 1.2.2 国内电动汽车研究现状11-12
• 1.2.3 电动汽车用驱动电机的研究现状和类型比较12-14
• 1.3 电动汽车用永磁同步电机及其驱动控制系统的研究现状14-17
• 1.3.1 永磁同步电机的研究现状14-16
• 1.3.2 永磁同步电机驱动系统的控制策略研究现状16-17
• 1.3.3 弱磁控制的发展17
• 1.4 本文的工作内容17-19
• 第二章 电动汽车用永磁同步电机原理与建模19-33
• 2.1 永磁同步电机的结构与分类19-21
• 2.2 内置式永磁同步电机的结构与运行原理21-23
• 2.3 内置式永磁同步电动机数学模型23-29
• 2.3.1 旋转坐标系下永磁同步电动机模型23-26
• 2.3.2 旋转坐标系下的dq轴电感26-28
• 2.3.3 功率、转矩以及效率的计算28-29
• 2.4 内置式永磁同步电机定子绕组的选型29-31
• 2.4.1 分数槽绕组和整数槽绕组性能比较与选型29-30
• 2.4.2 单层绕组和双层绕组的比较与选择30-31
• 2.5 本章小结31-33
• 第三章 内置式永磁同步电机参数设计与有限元分析33-47
• 3.1 内置式永磁同步电机的性能要求33-34
• 3.2 永磁转子结构方案的选取及参数选定原则34-37
• 3.3 新型内置式与典型内置式永磁同步电机的对比分析37-46
• 3.3.1 新型内置式永磁转子与典型内置永磁转子参数的选定37-39
• 3.3.2 电机定子选型39
• 3.3.3 新型内置式永磁同步电机与典型内置式永磁同步电机性能比较39-46
• 3.4 本章小结46-47
• 第四章 新型内置式永磁同步电机弱磁控制研究47-65
• 4.1 弱磁运行的约束条件47-50
• 4.2 弱磁控制工作区间的电流给定50-53
• 4.3 电机参数对弱磁性能的影响53-54
• 4.3.1 凸极率ξ与去磁系数ρ对电机扩速能力的影响53-54
• 4.3.2 反电动势的分析54
• 4.4 基于电压反馈的内置式永磁同步电机弱磁控制系统设计54-59
• 4.5 新型内置式永磁同步电机弱磁控制系统的仿真与分析59-62
• 4.6 本章小结62-65
• 第五章 新型内置式永磁同步电机测试和控制系统的实现65-77
• 5.1 新型内置式永磁同步电机参数测试65-67
• 5.2 新型内置式永磁同步电机控制系统硬件总方案的设计67
• 5.3 主电路设计67-68
• 5.4 控制电路68-71
• 5.4.1 控制芯片68-69
• 5.4.2 电流采样电路的设计69-70
• 5.4.3 转速采样和位置检测的电路设计70-71
• 5.5 控制电路的电源电路71-72
• 5.6 新型内置式永磁同步电动机的实验平台和测量72-73
• 5.7 软件实现73-76
• 5.7.1 DSP2812及开发环境73-74
• 5.7.2 主程序74-75
• 5.7.3 中断子程序设计75-76
• 5.8 本章小结76-77
• 第六章 全文总结与工作展望77-79
• 6.1 全文总结77
• 6.2 展望77-79
• 致谢79-80
• 参考文献80-84
• 攻读硕士研究生期间的学术成果84

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

同步电机的调频同步启动    朱海云;

电动公交车用永磁同步电机实验研究    许峻峰;张朝阳;冯江华;王志民;伍理勋;郭淑英;

贝加莱隆重推出8LT系列三相同步电机    

贝加莱推出8LT系列三相同步电机    

永磁同步电机的混沌分析及其电路实现    薛薇;郭彦岭;陈增强;

对《降低同步电机总装下线率》成果的评价    李岩;

永磁同步电机的应用现状与发展趋势    唐丽婵;齐亮;

永磁同步电机的快速启动方案设计    岳明;

同步电机并网发电实验装置的开发    董磊;马文忠;胡慧慧;

永磁同步电机无位置传感器控制介绍    陆华才;

复合永磁同步电机的设计与分析    黄明星;叶云岳;范承志;

优化的永磁同步电机滑模变结构控制仿真    刘贤兴;霍群海;

三电平同步电机转子磁场定向控制系统介绍    张瑜;路尚书;李崇坚;赵晓坦;李凡;段巍;安虹;雷鸣;

三电平同步电机转子磁场定向控制系统介绍    张瑜;路尚书;李崇坚;赵晓坦;李凡;段巍;安虹;雷鸣;

径向和切向结构永磁同步电机的性能研究    王本振;柴凤;程树康;

永磁同步电机无速度传感器新颖控制策略综述    尹忠刚;钟彦儒;张瑞峰;曹钰;

一起同步电机不能拖动负载的故障探讨    孙永海;刘建明;高建民;

电动汽车永磁同步电机控制器硬件设计    王丽梅;

基于自抗扰技术的永磁同步电机调速方法    龙晓军;于双和;杨振强;杜佳璐;

独立变桨永磁同步电机设计    朱洪成;谢宝昌;

F2TP永磁同步电机掀起节能革命    张永法

尤尼康欲领航国产高端变频器市场    罗晖

变频器发展趋势浅析    世淮

轧机高效传动技术    杨雄飞

混合动力电动汽车驱动系统优化控制策略研究    孙静

电动汽车用永磁同步电机驱动系统若干关键技术研究    邱鑫

基于60°坐标系SVPWM的永磁同步电机高效率直接转矩控制研究    唐校

车用机电复合传动系统机电耦合非线性振动研究    陈星

电感集成式高速无槽永磁同步电机的研究    曹海川

基于参数辨识的高性能永磁同步电机控制策略研究    牛里

数控机床中永磁同步电机非线性混沌同步控制算法的研究    杨晓辉

五相双转子永磁同步电机设计及其电磁特性研究    李玉猛

基于永磁同步电机的电动助力转向系统力矩控制算法研究    张虎

复合转子定子电励磁无刷同步电机设计与分析    贾广隆

永磁同步电机的混沌控制研究    郭彦岭

基于DSP的永磁同步电机无位置传感器控制技术研究与开发    曾文涛

永磁同步电机的矢量控制系统研究    严沛权

基于DSP的永磁同步电机无传感器控制系统研究    王洪杰

基于磁通观测器的永磁同步电机速度跟踪控制策略研究    陶泽昊

车用永磁同步电机驱动控制系统研究与设计    田永新

具有容错能力的永磁电机矢量控制系统的研究    焦山旺

内置式永磁同步电机模糊PI弱磁算法研究    成传柏

永磁同步电机高性能弱磁控制策略的研究    石敏

永磁同步电机驱动平面欠驱动2R机械臂的非线性动力特性研究    张仕聪