混合动力汽车永磁同步电机矢量控制的研究

论文摘要

混合动力汽车是一种燃料型汽车向电动汽车过渡的过渡型产品,它作为解决汽车节能、降低排放的汽车工业新技术,具有低污染和低油耗的特点,尤其在油价日益攀高的今天,迅速成为国内外汽车发展的新热点。这种“准绿色”的新型产品一混合动力型汽车在本世纪90年代登上了历史舞台,它的开发得到了美、日及西欧等许多发达国家的高度重视,并取得了重大的成果和进展。本课题背景是基于重庆红宇精密仪器有限责任公司与长安汽车公司联合提出的混合动力汽车永磁同步电机矢量控制驱动器开发项目而开展的。首先介绍了混合动力汽车电机驱动技术的发展动态以及新技术。在建立了永磁同步电机矢量控制数学模型的基础上深入研究了混合动力汽车永磁同步电机矢量控制的基本原理,并设计了仿真模型,完成了基于能量优化控制的混合动力汽车永磁同步电机矢量控制的研制。本文重点研究了基于规则的混合动力电动汽车能量优化控制方法,把驾驶员的转矩（Te）需求和当前动力电池剩余电量（SOC）作为模糊控制的输入变量,双向直流斩波（DC-DC）变换器输入/输出的能量效率作为模糊控制输出变量,总结和提炼出相应的宏观规律,作为建立控制规则的基础,基于对优化结果的归纳总结建立模糊控制规则,仿真实验表明该方法在混合动力汽车优化控制方面有一定创新性。在理论推导与仿真研究的基础上,搭建了三相永磁同步电机控制系统实验平台,实现了144V/6.3kw永磁同步电机驱动系统的闭环控制,完成了在其基速以下区域的电机闭环负载控制运行及基速以上的空载弱磁运行实验,给出相电流波形、弱磁控制波形,从而验证了本文控制思想与控制策略的正确性,达到了预期的控制目标。最后在研究成果的基础上,提出了下一步工作的建议和有待研究的问题与方向。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 国内外混合动力电动汽车技术的发展
• 1.2 永磁同步电机在混合动力汽车上的应用
• 1.3 混合动力电动汽车的关键技术
• 1.3.1 双向直流斩波变换器
• 1.3.2 永磁同步电动机控制策略
• 1.3.3 能量管理与控制策略
• 1.4 混合动力电动汽车的动力系统分类
• 1.5 本文主要研究内容
• 第2章 永磁同步电机矢量控制理论
• 2.1 坐标变换理论
• 2.2 永磁同步电机的数学模型
• 2.3 永磁同步电动机的基本电磁关系
• 2.3.1 电压极限椭圆
• 2.3.2 电流极限圆
• 2.4 永磁同步电动机矢量控制原理
• 2.5 本章小结
• 第3章 永磁同步电机矢量控制系统的仿真研究
• 3.1 永磁同步电机SVPWM矢量控制原理及仿真
• 3.1.1 SVPWM矢量控制原理
• 3.1.2 永磁同步电机矢量控制SVPWM仿真
• 3.2 永磁同步电机弱磁控制原理及仿真
• 3.2.1 永磁同步电机弱磁扩速原理
• 3.2.2 永磁同步电机弱磁控制仿真
• 3.3 本章小结
• 第4章 混合动力电动汽车能量优化控制策略的研究
• 4.1 问题的提出
• 4.2 再生制动技术
• 4.3 混合动力电动汽车能量优化管理策略
• 4.3.1 系统效率及优化
• 4.3.2 基于模糊规则的能量优化管理策略
• 4.4 本章小结
• 第5章 混合动力电动汽车永磁同步电机矢量控制系统的实现
• 5.1 永磁同步电机矢量控制系统硬件设计
• 5.1.1 永磁同步电机矢量控制系统的基本结构
• 5.1.2 永磁同步电机矢量控制系统DSP控制单元
• 5.1.3 信号检测电路
• 5.1.4 系统主电路及驱动电路
• 5.1.5 CAN总线通信
• 5.2 永磁同步电机矢量控制系统软件设计
• 5.2.1 控制系统主程序流程图设计
• 5.2.2 中断服务子程序设计
• 5.2.3 SVPWM软件设计
• 5.2.4 数字PI软件设计
• 5.2.5 弱磁控制软件设计
• 5.2.6 混合动力电动汽车能量优化控制的软件设计
• 5.3 本章小结
• 第6章 实验研究
• 6.1 实验平台介绍
• 6.2 实验结果
• 6.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 附录A （攻读学位期间所发表的学术论文目录）