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串联式混合动力电动汽车发电系统设计

张洪彬  
【摘要】:相较化石能源,电能以其清洁、方便、高效、可控等特点越来越受到人们的重视。由于技术相对成熟,节能和环保效果明显,目前,混合动力电动汽车在各国优惠政策的鼓励下,已由小批量生产开始进入快速增长阶段。本论文以串联式混合动力城市公交车的发电系统作为研究对象,以永磁同步发电机的双闭环SVPWM控制模型作为研究基础,以30KW永磁同步发电机整流实验平台的设计开发过程为实例,对内置式永磁同步发电机(IPMSG)PWM整流器控制策略进行了研究和验证。主要包括:首先,介绍了IPMSG的数学模型,对发电机基于转子磁链定向的SVPWM控制系统进行了深入分析。搭建了IPMSG-PWM单位功率因数控制框图和仿真模型,并在此基础上,对双闭环矢量控制策略中的PI控制器参数进行了设计。通过350kW永磁同步发电机PWM整流实验对单位功率因数双闭环矢量控制进行了验证。其次,基于发电机PWM整流单位功率因数控制策略的局限性,以及发电机通过增加定子电感削弱电流谐波后所出现的输出端电压太高的问题,提出了d轴电压闭环的弱磁控制策略,通过增加d轴弱磁电流削弱交轴电枢反应从而达到降压整流的目的。并对额定状态下PWM整流器仿真和实验分析,对比单位功率因数控制下的波形,验证了弱磁控制方法的正确性和可行性。同时,对发电机整流系统中的弱磁控制作了优化,提出了超前磁链角弱磁控制在IPMSG-PWM整流系统中的应用,对其实现方法做了详细论述,并通过仿真和实验,在对比了两种弱磁控制策略的波形后,验证了超前磁链角弱磁控制在发电机整流系统中的有效性和优势。最后,以30KW永磁同步发电机整流系统实验平台的设计开发经历为基础,从硬件选型、电路设计、软件系统等各个方面对发电机整流系统进行了分析,并通过实验波形验证了前述理论的正确性。


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