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基于异步电机的电动车控制器关键技术研究

戴舒亚  
【摘要】:随着全球汽车保有量的不断增长,化石能源的消耗量也在与日俱增。电动车作为一种新能源汽车,因其无污染排放,不消耗化石燃料的特点,而受到世界各国的大力推广。异步电机作为一种结构简单、成本较低、易于维护的交流电机,被大量应用于电动车驱动电机。目前,电动车在低速行驶时,会出现因异步电机转矩脉动而导致的车辆抖动现象,严重影响驾驶体验。此外,电动车相较于传统燃油车,存在续航里程不足的问题,这也是消费者考虑是否购买电动车的重要因素。因此,针对上述两个问题,本文进行了相关研究。首先,本文建立了异步电机的数学模型,通过对矢量控制中坐标变换和磁场定向原理的推导,研究了转子时间常数变化对于电机转矩的影响;接着,为减小电机参数变化产生的影响,对参数进行在线辨识。为提高辨识精度,在转子磁链观测器的基础上,提出了一种对转子时间常数和定子电阻同时辨识的模型参考自适应算法;随后,通过建立电机考虑铁损的最小损耗模型,对电机损耗进行分析,推导出异步电机的最优磁通。在研究了铁损电阻对损耗模型的影响后,对原有节能控制算法进行了改进,利用闭环状态观测器对铁损电阻进行在线辨识,有机地结合模型参考自适应算法,设计了一种基于参数辨识的最小损耗控制算法。最后,搭建了电动车用异步电机控制系统仿真和实验平台,在模拟电动车多变工况下进行相关仿真和实验,对所提出理论的可行性进行了验证。结果表明,本文所设计算法,电机参数辨识精准,电机能耗降低,能有效抑制车辆抖动,提高续航里程。


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