563 基于台架试验的电动汽车用永磁同步电动机设计分析

基于台架试验的电动汽车用永磁同步电动机设计分析作者：李雯，张承宁，LIWen，ZHANGCheng-ning作者单位：北京理工大学,机械与车辆工程学院,北京,100081刊名：电机与控制应用英文刊名：ELECTRICMACHINES&CONTROLAPPLICATION年，卷(期)：2008，35(4)被引用次数：0次参考文献(4条)1.王鑫.李伟力.程树康PMSM发展展望[期刊论文]-微电机2007(05)2.HennebergerS.PahuerU.HameyerKComputationofahighlysaturatedpermanentmagnetsynchronousmotorforahybridelectricvehicle1997(05)3.唐任远现代永磁电机理论与设计19974.许衍亮.唐任远电动汽车用PMSM场路结合设计计算2003(02)相似文献(10条)1.学位论文卢少武基于永磁同步电机的电动汽车调速系统研究2009随着世界汽车保有量的急剧增长，传统的内燃机汽车在带给人们便利的同时，对人类环境所造成的危害越来越严重。电动汽车以电能为能源，具有零排放无污染的突出优点，开发前景十分广阔。驱动电机及其控制系统是电动汽车动力系统中的核心部分。本文以永磁同步电机为控制对象，研究和设计了电动汽车调速系统及其模糊控制算法。本文首先以电动汽车用永磁同步电机为研究对象，分析了永磁同步电机的结构特点，在永磁同步电机的矢量控制理论基础上，建立了基于转子坐标轴的永磁同步电机数学模型，接着给出了永磁同步电机矢量控制系统结构图，研究了永磁同步电机控制系统中的电流控制器和速度控制器，并对速度控制器进行性能改进，提出了一种基于模糊PI速度控制器的设计，将模糊控制应用在永磁同步电机控制系统。该设计采用模糊控制和PI控制相结合的思想，其中利用模糊控制实现宏观控制达到快速控制，利用PI实现微观控制达到精确控制，充分发挥了两者的优点。在MATLAB/SIMULINK仿真环境下，构建了永磁同步电机控制系统仿真模型，对SVPWM矢量控制系统进行仿真。同时将模糊PI速度控制器应用在永磁同步电机控制系统，并进行了仿真研究。仿真结果表明，模糊PI速度控制对比PI速度控制，系统响应速度得到显著提高，电机控制系统的动静态性能得到改善，适合电动汽车工况要求。最后设计了基于永磁同步电机的电动汽车调速系统的具体硬件和软件设计。硬件设计主要采用便于电机控制的DSP2000系列作为主控芯片，硬件电路主要包括：主回路、IPM驱动电路、检测电路、保护电路和电动汽车油门档位电路等。软件运用C语言和汇编语言混合编程的方法，设计了系统主程序和中断服务程序，给出了PWM中断服务模块和故障中断服务模块详细流程图。同时也对空间电压矢量（SVPWM）调制方法做了详细的理论阐述，并选择硬件来确定SVPWM的开关模式。最后给出了硬软件设计的抗干扰措施。2.期刊论文侯雪璐.HouXuelu电动汽车用永磁同步电机最大转矩/电流控制研究与仿真-上海电机学院学报2006,9(2)为研究适合于电动汽车用永磁同步电机的控制方式,在永磁同步电机的数学模型基础上,提出最大转矩/电流控制策略的算法,并通过Mathb/Simulink对最大转矩/电流控制方式和电动汽车部分运行状态加以仿真,确定最大转矩/电流控制适合于电动汽车用永磁同步电机低速运行状态.3.学位论文石勇电动汽车用永磁同步电机直接转矩控制的研究2007电动汽车具有零排放无污染的优点，开发前景十分广阔。驱动电机及其控制系统是电动汽车动力系统中的核心部分。在湖北省科技攻关项目一电动汽车用永磁同步电动机智能控制系统的研究的资助下，本文围绕电动汽车用永磁同步电机直接转矩控制系统展开。本文以电动汽车用永磁同步电机为研究对象，将直接转矩控制思想运用于电动汽车驱动系统。并结合电动汽车的实际情况，以DSP为控制核心，采用合理的控制算法，开发了一套永磁同步电机控制设备，对其结构和性能进行了初步探讨和分析。文章研究的内容包括以下几个方面：论文首先对永磁同步电机结构及特点进行了分析，继而给出了永磁同步电机的数学模型，深入探讨了直接转矩控制在永磁同步电机上的应用的理论基础。分析了电压矢量对电磁转矩和电机磁链的控制作用，采用空间电压矢量分析方法分析了直接转矩控制的基本原理结构和算法，在此基础上给出了永磁同步电机直接转矩控制原理结构框图。其次，本文在完成对理论推导的基础上，对控制系统进行了基于数字信号处理器(DSP)的软硬件设计，构建了一个基于DSP的PMSM的DTC控制平台。硬件设计主要包括主电路、检测电路、保护设计电路、信号给定电路、IPM驱动电路，显示电路等。软件设计介绍了控制系统软件设计的功能和总体结构，包括各个模块中的软件流程。本文在MatLab/SimuLink的仿真环境下，组建了磁链转矩计算、转矩滞环、磁链滞环、扇区选择等模块。并利用自带的PMSM模型，对PMSM的DTC控制策略进行了仿真，验证了PMSM的DTC控制策略的基本理论。4.期刊论文许峻峰.冯江华.许建平.XuJunfeng.FengJianghua.XuJianping电动汽车用永磁同步电机直接转矩弱磁控制-电气传动2005,35(10)通过对电流限定轨迹、转速限定轨迹和负载角限定轨迹的介绍,阐述了电动汽车用埋入式永磁同步电机的弱磁控制过程,有效拓宽了永磁同步电机直接转矩控制系统的调速范围.由于永磁同步电机弱磁是通过电枢反应达到弱磁运行目的的,电枢反应对永磁同步电机的参数有着重要的影响,并且弱磁程度越高,电枢反应越大.因此考虑了永磁同步电机的电枢反应对于电机转子磁链和交直轴电感等参数的影响,对比了不考虑电枢反应时各控制轨迹及弱磁性能.通过MATLAB/SIMULINK实现了考虑电枢反应和不考虑电枢的永磁同步电机直接转矩控制的弱磁控制.仿真结果验证了理论分析的正确性.5.学位论文郝亚川基于永磁同步电机的电动汽车驱动系统研究2008本文以永磁同步电机为控制对象,设计实现了基于DSP的数字化矢量变频调速系统。文中首先综述了目前国内外电动汽车的发展现状及趋势,在对电动汽车的各种驱动电机性能进行分析和比较的基础上,选择永磁同步电机作为电动汽车的驱动电机。然后分析了永磁同步电机的结构特点,结合坐标变换建立了永磁同步电机的数学模型。对电压空间矢量脉宽调制技术(SVPWM)做了详细的理论阐述,研究了永磁同步电机的矢量控制策略,并结合本课题所用永磁同步电机的特点,确定了id=0的控制方案。在理论研究的基础上,设计了整个系统硬件电路。以DSP芯片TMS320F2812为控制核心,完成了主控板、功率驱动板和信号调理板的设计。然后在DSP开发环境CCS2下,分块设计了包括永磁同步电机矢量控制算法、SVPWM波的产生、转速和位置计算以及与中央监控通信等系统程序。最后,在软硬件设计的基础上,进行了驱动系统的试验调试。试验结果波形良好,验证了设计方案的基本成功,为后续的研发工作奠定了良好的基础,进一步的调试整定可使其满足高性能电动汽车驱动系统的要求。6.学位论文江丹电动汽车永磁同步电机驱动系统的研究2001该文基于电动汽车的负载特点及永磁同步电机的性能,研究了电动汽车永磁同步电机的驱动系统,建立了仿真模型,并构造以Intel的80C196MC单片机为中心的硬件控制系统.通过仿真和实验,验证了该文提出的控制系统具有良好的性能.首先,该文研究了表面永磁体和内埋永磁体两种电机的驱动性能,包括转矩控制、起动性能及弱磁调速,并基于电动汽车负载的特性,提出了永磁同步电机的矢量控制系统,使其低速时能够快速准确起动,高速时能够采用弱磁控制,以提高系统的最大输出转矩和最大速度.并通过大量仿真验证了该系统的性能.其次,基于系统运行效率最优的目标进行了驱动系统的优化设计.再次,该文研究了永磁体的磁性能,永磁同步电机的等效磁路,用等效磁路的解析法研究了电流变化对交直轴电抗的影响,得出了磁场饱和对d、q轴电感的影响,使模型与实际情况更为接近.并进行仿真验算.最后,基于上述理论.该文设计了以Intel的80C196MC单片机为中心的硬件控制系统,开发了一套灵活的软件,并介绍了软硬件设计思路.在此系统上进行了实验,通过实验及仿真对比对系统进行了验证.7.期刊论文赵楠.葛宝明.ZHAONan.GEBao-ming电动汽车用永磁同步电机的H∞鲁棒控制-电机与控制学报2007,11(5)以电动小汽车的轮毂直驱方式为对象,基于永磁同步电机状态空间模型,设计了鲁棒控制器,应用于电动汽车驱动控制.将基于鲁棒控制设计的系统与基于最优控制的系统进行了比较.仿真结果表明,采用鲁棒控制的永磁同步电机系统响应速度快,控制性能好,对负载变化和自身参数扰动具有较好的鲁棒性,能够很好地满足电动汽车的性能要求.8.学位论文邹熙电动汽车用永磁同步电机矢量控制研究2000该文研究了用于电动汽车驱动的永磁同步电机驱动系统.首先概述了电动汽车对驱动系统的一些基本要求,并比较了基于不同种类电机的驱动系统的主要指标,认为永磁同步电机适用于这一应用场合,并在效率,功率密度和维护性等方面有着突出的优点.该文分析了永磁同步电机用于矢量控制的数学模型,并建立了基于其数学模型的电机控制仿真软件包.其中包括可以体现电机初始位置的电机模型及SWPWM发生模块.通过仿真,确认将要在实际系统中使用的控制方法是基本可行的.在已有的控制系统硬件的基础上,实现了2.5kw和20kw永磁同步电机驱动系统的闭环控制,完成在其基速以下区域的两台电机的闭环负载控制运行及2.5kw系统的空载弱磁运行.从电机高速运行和负载试验的结果可以看出,目前的控制策略,控制程序和系统硬件已经可以达到预期的控制目标.该文还讨论了一些永磁同步电机驱动系统特有的课题.其中包括改进的闭环弱磁控制方法;为使电机平稳启动,应用了一种简单的启动和初始位置估计方法;设计了基于改进负载法的一种相对简单的电机参数试验测量方法.所有这些工作对今后进一步提高驱动系统的控制性能都将是有益的.9.期刊论文韩建群.郑萍.HanJianqun.ZhengPing一种用于电动汽车的永磁同步电机直接转矩控制的简化方法-电工技术学报2009,24(1)针对电动汽车的永磁同步电机直接转矩控制问题,研究了相关的电机运行过程.由于传统同步电机发电制动的过程具有减小转矩的特点,这是直接转矩控制的一个重要部分,因此,在分析一般直接转矩控制原理基础上,提出了一种适用于电动汽车的将直接转矩控制与传统发电制动相结合的方法,从而简化了永磁电机直接转矩控制过程,数学分析和仿真的结果说明该方法是有效的.10.学位论文谷峪电动汽车用永磁同步电机控制系统研究与设计2007电动汽车以电能为能源，具有零排放无污染的突出优点，开发前景十分广阔。驱动电机及其控制系统是电动汽车动力系统中的核心部分。本文研究基于DSP的永磁同步电机控制系统及其智能控制算法。本文首先介绍了电动汽车的基本结构，在对电动汽车的各种驱动电机的性能进行分析和比较的基础上，选择永磁同步电机作为电动汽车的驱动电机。然后，分析了永磁同步电机的结构特点，通过坐标变换建立永磁同步电机的数学模型。研究了永磁同步电机的矢量控制算法，结合矢量控制技术，推导了永磁同步电机在d-q坐标系上的线性解耦状态方程，并重点研究了i,d-O控制与弱磁控制两种控制算法的实现方案。研究了速度环、电流环PID控制算法，并构建了Matlab/Simulink环境下的永磁同步电机控制系统仿真模型。在矢量控制理论研究的基础上，设计了整个系统硬件电路。根据电动汽车的要求完成了档位输入电路、油门给定电路、速度检测显示电路和通讯电路等电路的设计。运用C语言和汇编语言混合编程的方法，设计了系统主程序和中断服务程序，给出了PWM中断服务模块、故障中断服务模块、SCI通信中断服务模块以及档位中断服务模块的设计方案和详细流程图，并在TMS320LF2407A开发板硬件条件下进行了系统调试。最后对电动汽车永磁同步电机智能控制算法进行了研究，给出了一种用于永磁同步电机速度控制的模糊