電動車用IPMSM驅(qū)動控制系統(tǒng)研究.pdf

1、隨著科技和經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，環(huán)境和能源問題日益突出，傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車廢氣排放已成為環(huán)境污染的主要原因之一，同時石油、天然氣等不可再生資源不斷耗盡，全電驅(qū)動的電動車的研發(fā)與應(yīng)用已成為解決出上述問題的有效手段。目前全電驅(qū)動電動車的研發(fā)與應(yīng)用仍面臨如動力電池供電的續(xù)航能力，驅(qū)動電機(jī)的效率、動、靜態(tài)控制特性等諸多關(guān)鍵技術(shù)難點(diǎn)。論文以內(nèi)嵌式永磁同步電機(jī)（IPMSM）做為電動車的驅(qū)動電機(jī)，針對電動車用IPMSM系統(tǒng)的恒轉(zhuǎn)矩和弱磁控制策略進(jìn)行深入分析和研

2、究，提出了一種抗轉(zhuǎn)矩?cái)_動的恒轉(zhuǎn)矩控制策略及基于電壓反饋的IPMSM魯棒性積分弱磁控制方案，有效提升了控制系統(tǒng)的動態(tài)特性和魯棒性能。完成了電動車用IPMSM驅(qū)動控制系統(tǒng)的硬件電路及驅(qū)動控制和上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)。并對本文所提出的兩種控制算法分別進(jìn)行了仿真及實(shí)驗(yàn)研究，驗(yàn)證了文中所提出的IPMSM驅(qū)動控制算法的正確性。
　　論文首先通過物理建模分析電動車受力，對驅(qū)動力、功率進(jìn)行仿真計(jì)算，確定驅(qū)動系統(tǒng)特性需求。對IPMSM驅(qū)動電機(jī)進(jìn)行數(shù)學(xué)建模，

3、分析了滿足電動車用IPMSM驅(qū)動控制策略。在此基礎(chǔ)上建立Matlab電機(jī)系統(tǒng)仿真模型，并對IPMSM系統(tǒng)恒轉(zhuǎn)矩和弱磁控制策略進(jìn)行了仿真分析，為實(shí)現(xiàn)電動車的最佳驅(qū)動提供了理論依據(jù)。
　　其次，對內(nèi)嵌式永磁同步電機(jī)低速恒轉(zhuǎn)矩控制算法進(jìn)行深入研究，采用最小銅損的最大轉(zhuǎn)矩電流比（MTPA）恒轉(zhuǎn)矩控制策略，提出一種分段二階擬合的MTPA工程實(shí)現(xiàn)方案。同時，為適應(yīng)電動車的頻繁啟動，采用智能PI轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì)，利用Matlab/Simulink

4、仿真軟件進(jìn)行建模分析，驗(yàn)證了基于智能PI擬MTPA控制策略具有很好的動態(tài)和較好的抗轉(zhuǎn)矩?cái)_動性能。
　　再次，深入研究IPMSM驅(qū)動電機(jī)的弱磁擴(kuò)速原理，考慮電動車的運(yùn)行工況、電機(jī)的溫度變化，引起驅(qū)動電機(jī)的電阻、控制參數(shù)等變化，導(dǎo)致電機(jī)運(yùn)行的弱磁點(diǎn)脫離最佳弱磁點(diǎn)使控制性能不佳這一問題，提出基于電壓反饋的IPMSM魯棒性積分弱磁控制方案，該弱磁控制方式能夠在電機(jī)參數(shù)發(fā)生變化時仍能工作在電壓極限圓上實(shí)現(xiàn)最小銅損控制，并利用Matlab/S

5、imulink對該抗參數(shù)擾動的魯棒性弱磁控制方案進(jìn)行驗(yàn)證。
　　最后，搭建了電動車用IPMSM驅(qū)動控制系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)平臺，以英飛凌32位TRICORE系列TC1782集成電機(jī)控制芯片為核心，完成了驅(qū)動硬件電路設(shè)計(jì)；設(shè)計(jì)了電動車用IPMSM驅(qū)動控制的軟件控制算法；利用Labview語言，編寫了基于CAN總線的電動車用 IPMSM驅(qū)動控制系統(tǒng)控制檢測上位機(jī)軟件。在此基礎(chǔ)上對本文所提出的兩種控制算法進(jìn)行系統(tǒng)級的實(shí)驗(yàn)研究，驗(yàn)證了文中提出的IP