纯电动汽车PMSM制动能量回馈控制的研究

【摘要】：汽车的普及化为人们的出行带来了便利,随之而来的问题是不可再生能源面临枯竭,汽车尾气严重污染了环境,是造成“雾霾”的主要污染源之一。伴随人们愈来愈正视环保与健康,提倡绿色出行,坚定人与自然协调发展的信念。另外,政府“十二五”规划中提到节能减排,低碳出行,传统燃油汽车高能耗、大污染的特点日趋凸显,而纯电动汽车具备几近零污染、噪声小、结构简便、维修容易以及能量转换效率高等优点,使电动汽车的发展再次得到了人们的正视。但是纯电动汽车受到蓄电池储能容量的限制,其行驶里程较短,不适合人们用于远途出行。近年来研究的制动能量回馈控制能够回收制动过程中的能量,有效地提高了纯电动汽车的续驶里程。车用电机性能的好坏关系到能量回馈的效果,目前,许多研究纯电动汽车制动能量回馈控制的文章均直接讨论了控制策略而忽略了对选用的电机性能进行分析。因此,本文通过常用车用电机的性能比较,确定了选用永磁同步电机,设计了以TMS320LF2407A为控制核心的硬件系统及其软件系统,采用了磁链跟踪技术与矢量控制结合的控制方法,并在搭建的双电机对拖试验台上进行永磁同步电机的效率性能实验,验证了该电机具有高效率特性,适合用于纯电动汽车。针对能量回收过程中保证制动稳定性的问题,提出了一种基于模糊控制的能量回馈控制策略。该模糊控制器以蓄电池SOC和制动强度z为输入,通过制动强度z的隶属函数的选择使制动平稳,以专家实验经验制定模糊控制规则,合理分配前轮再生制动力比和前轮摩擦力比,从而得到前轮、后轮所需制动力。然后,将再生制动力指令转换成的电流指令与反馈电流进行比较,利用该误差控制占空比,从而改变功率模块中IGBT开关顺序达到能量回馈的目的,提高了纯电动汽车制动稳定性能,延长了一次充电的续驶里程。利用ADVISOR仿真平台,建立了纯电动汽车各个功能模型,通过修改各模块对应的.m文件,使得ADVISOR的应用界面与修改后的整车模型相关联;选择相对符合中国公路路况的CYC_ECE_EUDC作为循环工况,并在ADVISOR自带控制策略和本文控制策略下进行仿真实验。仿真结果表明再生制动过程中,电机的制动转矩越大,制动能量回馈经历的时间越长,蓄电池SOC值增加的越多,本文的控制策略能够回收较多的能量,从而有效地增加了纯电动汽车的续驶里程。 【关键词】：永磁同步电机 磁链跟踪技术 制动能量回馈 模糊控制 ADVISOR
【学位授予单位】：上海工程技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U469.72
【目录】：

• 摘要6-8
• ABSTRACT8-12
• 第一章 绪论12-24
• 1.1 研究背景及意义12-14
• 1.1.1 研究背景12-14
• 1.1.2 研究意义14
• 1.2 纯电动汽车发展概况14-16
• 1.3 电动汽车制动能量回馈控制研究现状16-23
• 1.3.1 纯电动汽车用电机的发展概况16-19
• 1.3.2 电机控制技术的研究概况19-21
• 1.3.3 能量回馈制动控制的研究概况21-23
• 1.4 课题研究主要内容23-24
• 第二章 纯电动汽车系统结构及模型24-36
• 2.1 纯电动汽车结构24
• 2.2 纯电动汽车动力学模型24-29
• 2.2.1 基本量之间的关系24-26
• 2.2.2 纯电动汽车动态平衡方程26-29
• 2.3 纯电动汽车驱动系统的数学模型29-33
• 2.3.1 纯电动汽车驱动电机结构特点29-30
• 2.3.2 不同坐标系下的电机数学模型30-33
• 2.3.3 运动方程33
• 2.4 纯电动汽车蓄电池模型33-34
• 2.5 本章小结34-36
• 第三章 纯电动汽车驱动电机效率性能试验36-56
• 3.1 纯电动汽车驱动电机控制技术36-48
• 3.1.1 永磁同步电机四象限运行36-37
• 3.1.2 矢量控制37-41
• 3.1.3 SVPWM磁链跟踪控制技术41-48
• 3.2 驱动控制硬件系统48-51
• 3.2.1 软起动电路50
• 3.2.2 三相逆变电路50-51
• 3.2.3 检测电路和通信电路51
• 3.3 驱动控制软件系统51-52
• 3.4 电机试验台简介及结果分析52-55
• 3.5 本章小结55-56
• 第四章 纯电动汽车制动能量回馈模糊控制56-68
• 4.1 纯电动汽车能量回馈制动的制约因素56-57
• 4.2 常用的制动能量回馈控制策略57-61
• 4.2.1 理想制动力分配控制策略57-58
• 4.2.2 最佳制动能量回收控制策略58-59
• 4.2.3 并联再生制动控制策略59-60
• 4.2.4 Advisor制动力分配控制策略60-61
• 4.3 纯电动汽车能量回馈模糊控制策略61-67
• 4.3.1 模糊控制基本原理61-63
• 4.3.2 制动能量回馈模糊控制器的设计63-65
• 4.3.3 确定模糊控制规则65-67
• 4.3.4 解模糊化67
• 4.4 本章小结67-68
• 第五章 纯电动汽车制动能量回收系统ADVISOR建模68-85
• 5.1 ADVISOR仿真软件介绍68-70
• 5.2 纯电动汽车仿真模型70-78
• 5.2.1 循环工况选择71-72
• 5.2.2 车辆模块72-73
• 5.2.3 车轮/车轴模块73-74
• 5.2.4 主减速器模块和变速器模块74-75
• 5.2.5 电机及其控制器模型75-78
• 5.3 制动能量回馈控制系统模型78-80
• 5.4 识别整车模型80-81
• 5.5 仿真结果分析81-84
• 5.6 本章小结84-85
• 第六章 总结与展望85-87
• 6.1 总结85
• 6.2 展望85-87
• 参考文献87-91
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文及取得的相关科研成果91-92
• 致谢92-93

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