【摘 要】
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双绕组永磁同步电机(Dual-winding permanent magnet synchronous motor,DWPMSM)通过绕组拓扑重构可实现低速大转矩、宽速域、宽高效区运行,是未来电动汽车电传动系统的重要选择方案,对其进行深入研究有助于提升电动汽车的整体性能。因此本文以电动汽车用双绕组永磁同步电机为研究对象,对其系统拓扑及其控制策略开展深入研究,主要工作有以下几个方面:首先,结合电动汽
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双绕组永磁同步电机(Dual-winding permanent magnet synchronous motor,DWPMSM)通过绕组拓扑重构可实现低速大转矩、宽速域、宽高效区运行,是未来电动汽车电传动系统的重要选择方案,对其进行深入研究有助于提升电动汽车的整体性能。因此本文以电动汽车用双绕组永磁同步电机为研究对象,对其系统拓扑及其控制策略开展深入研究,主要工作有以下几个方面:首先,结合电动汽车用双绕组永磁同步电机的结构特点和特性需求,基于单逆变器和双逆变器拓扑结构,研究双绕组永磁同步电机系统的两类主电路拓扑形式,推导两种拓扑双绕组永磁同步电机系统的数学模型的工作机理。对不同拓扑结构的调速范围、硬件性价比、实现难易性等方面进行对比分析。进一步分析传统控制方法在两种拓扑构型下存在的问题,提出相应的改进原则。其次,针对单逆变器拓扑绕组并联运行工况下电感参数小引起的电流谐波抑制能力差问题,重点研究逆变器非线性因素造成电流谐波的机理。分析传统谐波抑制策略在小电感参数下随电机转速升高而失效的原因,提出基于PWM过采样的谐波抑制策略,研究该方法对电流谐波的抑制效果,通过具体样机运行工况对所提方法和传统方法进行对比分析,验证该方法的可行性。再次,针对单逆变器拓扑运行时绕组串联工况、并联工况、绕组重构前后电机参数变化大的问题,分析了传统PI控制策略在全工况运行时存在的问题。提出基于模糊自适应PI调节规则的全工况控制策略,基于电机各典型工况的特性,建立并设计PI参数的模糊调节规则。分析绕组重构过程中过电压产生的原因,提出一种基于零矢量的绕组重构策略,通过仿真和实验对比研究验证上述控制策略的可行性。最后,针对双逆变器拓扑方案的零序电流问题,一方面从传统调制策略造成的零序电压角度出发,分析零序电流的产生机理。提出一种基于180°解耦的非对称SPWM调制策略,实现对d、q轴输出电压矢量的无零序电压调制。另一方面针对永磁体产生的三次谐波反电动势引起的零序电流,设计零序电流调节器,该调节器与所提出的调制策略结合,实现零序电流的综合抑制。
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