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基于键合图的混合动力电动汽车用电机的建模与仿真

廖连莹  
【摘要】: 本文所做的工作是教育部课题“混合动力电动汽车驱动系统计算机模拟及设计软件开发”的一个组成部分,主要是利用键合图法对混合动力电动汽车电机进行建模与仿真。 电动汽车,特别是混合动力电动汽车是一个集机、电、液、磁和热等于一体的多能源系统,而电机作为电动汽车驱动系统的重要组成部分,本身就是一个机、电、磁综合的系统。利用现代控制工程很难将它们组合在一起,而作为研究多能源系统动态特性方法之一的键合图法却能很方便的把它们统一起来。因此利用键合图法对电机进行建模有其自身的特色和优点,除了能方便的得到电机自身的模型外,为以后与电动汽车的其它模块方便的连接起来奠定了基础。 本文在分析电机物理模型的基础上,利用键合图法对电动汽车永磁无刷直流电机进行了建模。本文的创新之一就是把键合图法运用于电机的建模中,这在国内尚属首次。然后根据所得的电机键合图模型,借助MATLAB/SIMULINK仿真平台建立了电机的仿真模型。同时还建立了电机控制器的仿真模型。在所建模型中进行了仿真实验,分析了电机各参数的变化对输出结果的影响。 作为混合动力电动汽车用的电机要求能够满足频繁地启动/停车、加速/减速,低速或爬坡时要求高转矩,高速行驶时要求低转矩的大范围变速,以及实现再生制动的需要。与常规工业驱动电机相比,要求就高得多。本文分析了电机实现再生制动的原理,建立了相应的模型,并在此基础上,把电机系统模型与整车的键合图模型接合起来。然后选择了“单电机并联”和“双电机混联”两种驱动模式,分别在DC_LOWPOWER和DC_EUDC工况下进行了整车的仿真实验,得出电机在实际工况运行中的特性。 建模过程及实验结果表明,键合图法是一种适合于多能源系统的建模方法。建立的电机模型为混合动力电动汽车整个系统的建模,特别是驱动系统的建模与分析提供参考,具有一定的工程意义。


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