纯电动汽车电机驱动系统控制策略研究

【摘要】：在环境压力日益紧张的今天,电动汽车的研究越来越受重视。现代电动汽车可分为纯电动汽车、混合动力电动汽车和燃料电池电动汽车。不论对于哪种电动汽车而言,电机驱动系统都是其不可缺少的一部分,其动力输出直接影响到电动汽车的动力性能,其能耗直接影响到电动汽车的续驶里程。 本文的研究方向是纯电动汽车电机驱动系统的控制策略。为了便于研究车辆动力性能,同时考虑到交流感应电机具有调速范围宽的优点,本文的研究选择了交流感应电动机驱动、传统机械驱动布置方式、固定减速比的电动汽车驱动系统作为具体研究对象。电机调速方法采用直接转矩控制技术。 本文的研究目的是:建立按照驾驶员操作来控制电动汽车驱动系统动力输出的控制模型,选择适当的控制策略,为直接转矩控制模块提供转矩给定值,从而使电动汽车电机驱动系统的动力输出达到驾驶员的驾驶目的。 研究中,首先建立了电动汽车行驶过程中的力学模型,并通过桑塔纳改装电动汽车道路试验,在一定程度上验证了该模型,在此基础上提出了两种控制模型。控制模型先选择了模糊控制策略,但由于受专家经验缺乏的限制以及输入量变化范围难于估计等因素的影响,该控制策略未能取得理想效果。而后,本文采用了一种变参数PID控制—基于车速偏差的增量式控制策略,仿真结果表明,该控制策略能够达到控制要求。进而对该控制策略在较为复杂的路面状况下进行了仿真,验证了该策略的可行性和有效性。 为了提高能量利用率,文章考虑了制动、减速时的能量回馈问题。 【关键词】：纯电动汽车 电机驱动系统 交流感应电动机 直接转矩控制 控制策略
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2005
【分类号】：U469.72
【目录】：

• 摘要8-9
• Abstract9-10
• 第1章 绪论10-14
• 1．1 电动汽车的发展及现代电动汽车的分类10-11
• 1．2 电动汽车驱动系统研究的背景与意义11
• 1．3 电动汽车驱动系统简介11-12
• 1．4 目前电动汽车交流感应电动机及其控制器的研究热点12-13
• 1．5 本文的研究内容13-14
• 第2章 纯电动汽车电机驱动系统介绍14-22
• 2．1 电机驱动系统布置方式与系统构成14-17
• 2．1．1 机械驱动系统14-15
• 2．1．2 机电集成化驱动系统15
• 2．1．3 机电一体化驱动系统15-16
• 2．1．4 轮毂电机驱动系统16-17
• 2．1．5 电动汽车驱动系统的构成17
• 2．2 电动汽车对其驱动系统的特殊要求17
• 2．3 电动汽车电机驱动系统分类与选择17-20
• 2．3．1 直流电机驱动系统18
• 2．3．2 交流感应电机驱动系统18-19
• 2．3．3 永磁同步电机驱动系统19
• 2．3．4 开关磁阻电机驱动系统19
• 2．3．5 电动汽车电机驱动系统的选择19-20
• 2．4 电动汽车交流感应电机驱动系统的能量回馈20-21
• 2．5 小结21-22
• 第3章 直接转矩控制的基本结构与原理22-32
• 3．1 交流感应电机驱动系统电机调速方法22-24
• 3．1．1 矢量控制技术的特点22-23
• 3．1．2 直接转矩控制技术的特点23-24
• 3．1．3 直接转矩控制在电动汽车电机驱动系统中的应用24
• 3．2 异步电动机在两相静止αβ坐标系下的数学模型24-26
• 3．2．1 异步电动机空间矢量24-25
• 3．2．2 异步电动机数学模型25-26
• 3．3 直接转矩控制的基本原理26-28
• 3．3．1 逆变器的电压状态及其空间矢量表示26-27
• 3．3．2 定子磁链空间矢量的概念27-28
• 3．4 直接转矩控制的基本组成28-30
• 3．5 采用直接转矩控制思想的电动机调速方案30-31
• 3．6 小结31-32
• 第4章 电动汽车驱动系统力学建模32-46
• 4．1 电动汽车性能指标32-33
• 4．2 车辆行驶条件33-36
• 4．2．1 车辆行驶过程中力的平衡33
• 4．2．2 车辆行驶阻力33-35
• 4．2．3 车辆的驱动力35
• 4．2．4 车辆行驶的驱动-附着条件35-36
• 4．2．5 车辆行驶过程中功率的平衡36
• 4．2．6 车辆行驶平衡方程总结36
• 4．3 车辆牵引力分析的闭式解思想36-38
• 4．3．1 车辆牵引力分析的一种闭式解方案37-38
• 4．3．2 本文将采用的牵引力分析方法38
• 4．4 电动汽车驱动系统供应特性场的确定38-45
• 4．4．1 车辆驱动特性场38-39
• 4．4．2 电动机典型输出特性39-40
• 4．4．3 电动汽车电机驱动系统参数的选择与供应场的确定40-41
• 4．4．4 仿真与试验41-45
• 4．5 小结45-46
• 第5章 电动汽车电机驱动系统控制策略研究46-74
• 5．1 驱动系统控制模型46-48
• 5．2 车辆驾驶模式48-50
• 5．2．1 车辆运行模式49
• 5．2．2 电动汽车动力性能测试的驾驶模式49-50
• 5．3 模糊控制策略研究50-63
• 5．3．1 模糊控制原理51
• 5．3．2 模糊控制系统的组成51-52
• 5．3．3 模糊控制系统建模52-57
• 5．3．4 电动汽车驱动系统模糊控制仿真与效果分析57-63
• 5．4 增量式控制策略研究63-70
• 5．4．1 基于偏差的 PID控制算法在车辆驱动系统控制中的应用63-64
• 5．4．2 基于车速偏差的增量式控制建模与仿真64-70
• 5．5 增量式控制策略在其他路面条件下的适用性讨论70-73
• 5．5．1 爬坡时增量式控制策略的适用性70-71
• 5．5．2 复杂路况下增量式控制策略的适用性71-73
• 5．6 小结73-74
• 结论74-76
• 参考文献76-80
• 致谢80-81
• 附录A (攻读学位期间所发表的学术论文目录)81

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