混合动力车用永磁同步电机矢量控制策略研究

【摘要】混合动力汽车作为提高燃油经济性、降低排放的有效方法得到了广泛重视。在此背景下，本文研究了永磁同步电机在混合动力汽车上的使用情况以及混合动力汽车对车用永磁同步电机输出特性的要求，并研究了车用永磁同步电机矢量控制的研究现状。在此基础上选择以混合动力汽车常用的内装式永磁同步电机为研究对象，并选择当前成熟的电机控制理论来实现电机的转矩和转速控制，使电机具有低速恒转矩和高速恒功率的外特性。本文首先推导了永磁同步电机矢量控制的转矩方程以及dq旋转轴系的电压分量方程，为研究电机矢量控制策略奠定理论基础。然后本文研究了电机在恒转矩区和恒功率区的控制策略。为实现电机在恒转矩区的高效运行，以提高混合动力汽车的燃油经济性，本文重点研究了MTPA输出轨迹的求解方法和实现方法。并对比分析了MTPA控制与id=0控制对定子电流幅值和电机最大转矩的影响。针对恒功率区的电机控制策略，本文首先研究了电机三区弱磁理论，研究了电机外特性工作点的求解方法。为实现电机在弱磁时的等转矩控制，本文对传统的负id补偿法进行了改进，使电机在工作区域内部弱磁时沿等转矩曲线弱磁。最后在最大转矩电流比控制和负id补偿弱磁控制的基础上，以实现电机低速恒转矩和高速恒功率为控制目标，搭建了电机矢量控制策略模型。本文第三部分内容研究了电机转速调节器和电流调节器的设计理论和方法。通过采用PI调节器将电机的电流环和转速环分别校正成了典型I型系统和典型II型系统，并根据典型系统性能与参数的关系对PI调节器的参数进行了整定。然后对模拟PI调节器进行了离散化。最后针对PI调节器输出限幅引起的积分饱和现象对标准PI离散调节器进行了改进，通过增加抗饱和反馈回路来消除积分饱和现象。最后本文对搭建的电机矢量控制策略和PI调节器的控制效果进行了验证。通过仿真看以看出，实现了电机低速恒转矩和高速恒功率的控制目标，且电机在转矩控制模式下在恒转矩区已有恒定的转矩输出能力。
【作者】董晓；
【导师】王伟华；
【作者基本信息】吉林大学，车辆工程，2014，硕士
【关键词】永磁同步；最大转矩电流比；弱磁控制；SVPWM；

【参考文献】
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