混合动力汽车永磁同步电机控制策略的研究与实现

【摘要】：混合动力汽车作为解决传统汽车面临的能源问题和环境污染问题的新型节能产品,现在已经成为世界各国汽车行业研究的热点。永磁同步电机具有高效、高功率密度以及良好的调速性能,成为混合动力汽车的首选驱动电机。因此,研究永磁同步电机控制策略与实现具有较高的理论和实际意义。 本课题的研究来源于中国第一汽车集团技术中心混合动力电动汽车项目的前期研究。配合一汽技术中心研发并改进独立自主的混合动力汽车电机控制器以及提出软件控制策略。 课题首先阐述了当前传统汽车面临的能源危机和环境污染的问题,介绍了新型节能汽车混合动力汽车的种类,根据混合动力汽车工况需求分析了选用永磁同步电机的优势。接着推导了永磁同步电机在不同坐标系下的数学模型以及基本电磁关系式,为讨论分析不同控制策略提供了理论基础。本课题重点分析了class=0控制、MTPA(最大转矩/电流比)控制、cosφ=1控制和恒磁链控制四种电流控制策略的控制方法,并且对四种控制策略进行了分析与比较。接着就永磁同步电机工作在基速以上时的弱磁控制进行了详细讲解,其中包括普通弱磁控制、最大输入功率弱磁控制、MTPV (?)(?)磁控制。根据混合动力汽车在不同工况下的分析,得出基速以下采用MTPA控制,基速以上采用弱磁控制的控制策略。 课题最后介绍了永磁同步电机实验平台的软硬件实现方法。介绍了硬件主要模块原理图以及软件算法框图,并进行了简单的测试。在文章的最后,对本课题进行了整体的总结,并对课题的下阶段计划做出展望。 【关键词】：混合动力汽车 永磁同步电机 矢量控制 弱磁控制
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TM341
【目录】：

• 中文摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 概述10-23
• 1.1 传统汽车面临的危机10-12
• 1.2 电动汽车的分类12-14
• 1.3 国内外混合动力汽车发展情况14-16
• 1.4 混合动力汽车动力系统的分类16-20
• 1.4.1 串联式混合动力汽车16-18
• 1.4.2 并联式混合动力汽车18-19
• 1.4.3 混联式混合动力汽车19-20
• 1.5 混合动力汽车电机的种类比较20-21
• 1.6 课题研究内容与意义21-23
• 第2章 永磁同步电机数学模型及基本电磁关系式23-33
• 2.1 永磁同步电机数学模型23-26
• 2.1.1 三相静止坐标系中PMSM数学模型23-24
• 2.1.2 Clarke变换后的α-β坐标系数学模型24-25
• 2.1.3 Park变换后的d-q坐标系数学模型25-26
• 2.2 永磁同步电机基本电磁关系式26-33
• 2.2.1 d-q坐标系下的转矩及电压方程26-27
• 2.2.2 d-q坐标系下的功率方程27-28
• 2.2.3 永磁同步电机方程标幺化处理28-29
• 2.2.4 电压极限椭圆29-30
• 2.2.5 电流极限圆30-31
• 2.2.6 恒转矩轨迹31-33
• 第3章 永磁同步电机电流控制策略33-51
• 3.1 永磁同步电机矢量控制33-45
• 3.1.1 class=0控制34-37
• 3.1.2 MTPA控制37-41
• 3.1.3 cosφ=1控制41-42
• 3.1.4 恒磁链控制42-44
• 3.1.5 四种电流控制策略的特点分析44-45
• 3.2 永磁同步电机弱磁控制45-49
• 3.2.1 普通弱磁控制45-46
• 3.2.2 最大输入功率弱磁控制46-47
• 3.2.3 MTPV弱磁控制47-49
• 3.3 混合动力汽车不同工况下的电机控制策略49-51
• 第4章 混合动力汽车电机实验平台的实现51-60
• 4.1 系统硬件平台的实现51-55
• 4.1.1 主控模块51-52
• 4.1.2 位置检测模块52-53
• 4.1.3 通信模块53
• 4.1.4 驱动电路模块53-54
• 4.1.5 IGBT模块54-55
• 4.1.6 SMPS电源模块55
• 4.2 软件控制方案的实现55-58
• 4.3 电机转矩实验测试58-60
• 第5章 课题总结与展望60-61
• 参考文献61-64
• 作者简介64-65
• 致谢65

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