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集成起动发电系统(Integrated Starter/ Generator,简称ISG)将汽车发动机上传统的起动机和发电机功能整合成一体,同时具有电动和发电两种功能,能够有效降低发动机排放、节约燃油并提高汽车电源容量。
本论文针对汽车ISG系统用永磁同步电机进行其控制技术研究,内容如下:
首先,分析了永磁同步电机在d-q坐标系下的数学模型,对永磁同步电机的矢量控制原理进行了阐述,并基于Matlab/Simulink对永磁同步电机矢量控制系统进行建模仿真。
其次,研究ISG系统的直接转矩控制方法。阐述直接转矩控制的永磁同步电机ISG系统的电动和发电控制策略,提出弱磁稳压发电的磁链和转矩控制方法,并基于Matlab/ Simulink进行建模仿真验证。
再次,分析定子磁链旋转坐标系下的电压矢量作用效果,提出永磁同步电机直接转矩控制的改进方法,该方法是利用误差来预测电压矢量结合空间电压矢量调制,来补偿磁链和转矩的控制误差。
最后,进行了直接转矩控制方法的实验验证。基于TMS320LF2407数字信号处理器设计了电机实验平台,给出了系统的软、硬件和实验方案,并进行了电动和发电实验。
论文研究结果表明:针对应用于ISG的永磁同步电机,矢量控制需要繁杂的坐标变化和精确的转子实时位置检测,控制系统结构复杂,动态转矩响应速度仍有待提高;直接转矩控制系统结构简单、动态响应快、不需要转子位置的实时检测,但是磁链和转矩脉动较大,影响系统发电性能;提出的改进型直接转矩控制能够固定功率器件的开关频率,充分利用功率器件的容量,有效减少系统的磁链和转矩的脉动,可以应用于ISG系统。