电动汽车用永磁同步电机弱磁控制策略研究

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随着工业技术的飞速发展,新能源汽车因其对能源需求不高、基本零污染的优势成为汽车领域的焦点。本文以电动汽车用永磁同步电机控制策略为研究目标,研究电动汽车用永磁同步电机在不同转速区间的控制算法,完成的主要工作如下:(1)提出一种将MTPA控制和超前角弱磁控制相结合的混合控制策略。首先规划电流的动态调节区域,针对电机在不同转速区域的特性,在基速以下采用MTPA控制,基速以上采用MTPA与超前角弱磁相结合的混合控制策略。然后搭建电机控制系统仿真模型,对所提出混合控制策略进行仿真分析。(2)永磁同步电机深度弱磁控制策略研究。在永磁同步电机进入深度弱磁阶段时,为了防止电机失控和进一步提高转速,采用基于MTPV的深度弱磁控制来抑制弱磁扩速时产生的电流转矩振荡。搭建电机控制系统仿真模型对加入深度弱磁控制的混合控制策略进行仿真分析。(3)在Simulink平台上利用Powertrain工具箱搭建电动汽车整车仿真模型,通过不同特性的汽车仿真工况对本文提出的永磁同步电机控制策略进行验证,并对电机控制策略进行软件在环测试,验证控制策略生成代码的有效性。总体来说,本文首先进行电动汽车永磁同步电机控制策略的研究,在额定转速以下采用MTPA控制,额定转速以上采用超前角弱磁控制与MTPA相结合的控制方法,并且在深度弱磁区域加入基于MTPV的弱磁控制策略,仿真结果表明,与MTPA控制相比,加入超前角弱磁和深度弱磁控制策略后的电机系统转速提高了44.6%,并且电机在高速弱磁区具有很好的稳定性和抗干扰能力;然后根据提出的电机控制策略所建的整车模型可以完成ECE、FTP-75、UDDS三种工况下的车速跟随仿真,仿真结果表明,运行车速与目标车速在三种工况下的差值皆保持在4km/h以内,整车仿真中电机的转矩、转速、交直轴电流的变化趋势也与车速保持一致,验证了本文所提出的电机控制策略具有良好的性能;最后对控制策略进行软件在环测试,验证了自动生成代码的正确性。因此,本文针对电动汽车用永磁同步电机设计的控制策略,能够实现电机扩速和高速区的稳定运行,可以满足不同复杂工况条件下的整车运行,对日后实车生产改造有较大的参考价值。
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