论文部分内容阅读
随着能源的衰竭和环境问题的日益严峻，电动汽车具有的新能源、无污染的特点使其成为改善环境、缓解能源紧张的一个重要发展方向，成为国内外学者的热点研究课题。在电动汽车中，电机控制及其驱动系统是其核心部件之一。目前，高性能电机调速控制技术主要有矢量控制（VC）和直接转矩控制（DTC）。直接转矩控制是继矢量控制之后的又一种交流调速控制技术，它摒弃了矢量控制的解耦思想，简化了复杂的坐标变换，控制结构简单，转矩响应迅速，动静态性能良好，所以被普遍应用于电动汽车电机控制系统。本文以电动汽车用三相正弦波永磁同步电机为研究对象，以直接转矩控制为基本控制方法。首先介绍永磁同步电机的结构并建立其数学模型，在此基础上，分析永磁同步电机直接转矩控制系统的基本结构以及实现方法。电动汽车中对永磁同步电机的控制实际上是对行驶过程中电机扭矩与转速的控制。永磁同步电机DTC控制系统的速度闭环由速度外环和转矩内环双闭环结构组成，速度外环的输出是转矩内环的输入，所以速度外环在很大程度上影响系统的整体性能。传统DTC控制系统对速度采用PI控制、对磁链和转矩采用滞环控制，存在因控制对象的非线性、强耦合以及电机运行状态变化、系统负载变动而导致速度性能差、转矩脉动大的问题。为了解决这些问题，本文重点研究了永磁同步电机DTC控制系统的速度模糊自适应PI控制方法，将模糊控制理论引入传统DTC系统，根据速度误差和误差变化率调整速度PI控制器的Kp、Ki参数，改善电机在不同运行状态下的速度控制性能；同时采用SVPWM控制技术，实现电压矢量的连续调节，减小转矩脉动。其次，在Matlab7.1/Simulink下对基于速度模糊PI控制和SVPWM控制的永磁同步电机DTC系统进行仿真研究。最后，基于dsPIC30F6010A芯片对系统进行软硬件设计并在电动汽车上进行实验研究。硬件部分包括主电路、检测电路、通信电路、旋变接口电路等。软件部分包括控制系统主程序与各部分功能程序等。为了便于同DTC控制系统进行信息交换，设计了基于CAN现场总线的人机界面控制器。仿真与实验研究结果表明，本文研究的基于速度模糊PI控制和SVPWM控制的永磁同步电机DTC控制系统具有较好的速度动静态性能，改进了传统DTC控制系统转矩脉动大以及速度受外界干扰时性能下降等问题。该方法在电动汽车中具有一定的实用价值。