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基于模型的电动汽车IPMSM驱动系统矢量控制

李峥  
【摘要】:驱动电机及其控制系统作为纯电动汽车唯一的动力输出,其性能优劣直接影响到整车的动力性、舒适性、经济性等,插入式永磁同步电机(IPMSM)以其功率密度高、控制方法成熟、调速范围宽等优点逐渐推广应用至电动汽车汽车电驱动系统。 论文首先针对电动汽车电驱动系统,推导转速给定模式及转矩给定模式下IPMSM矢量控制系统MTPA控制及弱磁控制时定子指令电流的表达式。基于电机有限元分析获得表征PMSM磁路饱和及交叉耦合效应的时变非线性自感和互感,并建立考虑磁路饱和、交叉耦合及齿槽转矩影响后的IPMSM数学模型。遵循电流极限圆和电压极限圆约束条件,利用最优化方法获得考虑磁路饱和、交叉耦合及齿槽转矩影响后的IPMSM矢量控制系统MTPA控制及弱磁控制的定子电流指令。 在上述研究的基础上,将基于模型的IPMSM矢量控制系统与传统定参数的IPMSM矢量控制系统分别进行建模和系统性能综合比较,系统仿真结果表明:考虑磁路饱和、耦合及齿槽转矩影响的IPMSM矢量控制系统能够实时适应电机不同运行工况并输出最大转矩,同时提升IPMSM驱动系统的弱磁扩速能力。 最后,应用CAN总线技术并基于LabVIEW开发环境,架构电动汽车IPMSM驱动系统的上位机测试系统,实现电驱动系统与上位机的人机交互及基于CAN通信的指令发送及状态反馈。


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