电动汽车驱动控制系统设计

电动汽车驱动控制系统设计电动汽车驱动控制系统设计摘要驱动系统是电动汽车的心脏，也是电动汽车研制的关键技术之一，它直接决定电动汽车的性能，本文根据异步电动机矢量控制理论，结合电动汽车的实际要求，研究设计基于无速度传感器矢量控制的电动汽车驱动系统。矢量控制通过坐标变换将定子电流矢量分解为转子磁场定向的两个直流分量并分别加以控制，从而实现异步电动机磁通和转矩的解耦控制，已达到直流电动机的控制效果。最后，在Matlab环境中建立了仿真系统，验证了无速度传感器矢量控制系统原理应用于电动汽车驱动系统的可行性。关键词：电动汽车；驱动系统；异步电动机；无速度传感器矢量控制ABSTRACTDrivingsystemistheheartofEVandoneofthekeypartsofthevehiclethatdeterminesthe performanee oftheEVdirectly.Accordingtotheeontroltechnique、themethodofinductionmotordrivesystemandbasedonthefactualrequirementofEV,thespeedsensorlessvectorcontrolwasdesignedinthisarticle.Bytransforming coordinate, thestatorcurrentisdecomposingtwoDCpartswhichorientatedastherotatormagneticfieldandcontrolledrespectively,Somagneticfluxandtorquearedecoupled.Itcontrolstheasynchronousmotorasasynchronousway.Finally,intimationsystemisestablishedintheenvironmentofMatlabtovalidatethesecontrolarithmetic.Thesystemprovedits enormous practicalvalueofapplication.Keywords:EV;Drivesystem;Inductionmotor;speedsensorlessvectorcontrol第1章绪论 TOC\o"1-5"\h\z1.1弓丨言 11.2燃料汽车和电动汽车的对比 11.3电动汽车的发展现况••…•二. 2第2章常用的几种驱动系统 32.1驱动系统电机的选择 32.2常见的几种驱动系统 6第3章异步电机矢量控制原理 73.1三相异步电动机的多变量非线性数学模型 73.2坐标变换 83.3三相异步电动机在两相坐标系上的数学模型 93.4异步电机的矢量控制 93.5按转子磁链定向的矢量控制方程及其解耦作用 103.6无速度传感器矢量控制系统 12第4章基于MATLAB勺电动汽车矢量控制系统仿真 124.1基于电流模型磁链估计的控制系统仿真 124.2基于电压模型的无速度传感器矢量控制系统 144.3仿真结果分析 15第5章结束语 19致谢 20参考文献 21#00图冬4-12图4-13估计转速 •-1j1■-.1<一100806040200.20.60.4t(s)0.880604020000.20.4

t(s)■r0.60.880604020-20-40-604-14图4-15估计转矩恥f.治'Jr.1J.lU卩'MlI.IV、■■IIIdliJ.H'■卜■*r0.2 0.310.80.60.40.20-0.2-0.4-0.6-0.8-1-1 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1phid0.4 0.5 0.6t(s)0.7 0.8图4-16图4-17定子磁链轨迹由图示仿真结果可以看出，基于电压模型磁链估计的矢量控制系统也能较好的完成加载、变速等基本控制功能。因此，电压型在电动汽车低速控制中有很大的局限性。本章小结：本章通过对异步电动机基于电压模型磁链估计的矢量控制系统进行仿真，并对结果在电动汽车理想行驶过程中进行分析，由仿真结果图可以看出，采用异步电动机矢量控制系统的电动汽车满足基本的实际需求，具有动态性能好、调速范围宽的优点，但同时存在不足之处，易受电机参数影响，但其仍具有很好的发展空间。第5章结束语异步电机由于具有结构接单、运行可靠、维护方便等特点在现代电动汽车中广泛被运用，随着电动汽车的不断发展和电力电子器件、微处理器等的更新，交流电机矢量控制技术也会越来越成熟。本文主要做了以下工作：简要介绍了电动汽车的背景和发展现状；分析对比了几种常用电动汽车驱动系统，说明选择异步电机的原因；通过对异步电机矢量控制的原理分析，选择了适合电动汽车性能要求的异步电机矢量控制系统进行设计；最后利用MATLA对电动汽车无速度传感器矢量控制系统进行仿真，验证了异步电机矢量控制的可行性。由于自己的知识水平和时间有限，对该课题并未深入的学习研究，因此在文中难免存在不妥的地方，希望各位老师给予校正。电动汽车是各个领域结合的综合产物，随着其不断的发展，驱动控制系统也将愈来愈方便、效率，因此，自己认为后期可以做以下工作：（1） 在矢量控制中，克服电机参数常对系统造成影响；（2） 由于基于电压模型和电流模型的转子磁链观测都有一定的使用范围，可以研究一种适应能力强，使用范围广的磁链观测方法。将最大效率控制与快速响应控制有机结合，克服变频调速系统的效率优化对动态响应性能的影响，改进系统运行的稳定性和鲁棒性；（3）利用近年来为电动汽车异步电机矢量控制而出现的专用DSP设计系统的硬件和软件部分，达到提高控制系统动态性能的目的。致谢首先向我的毕业设计指导老师表达最真挚的谢意，老师在电气传动和电动汽车等领域拥有丰富的学识，同时还在不断学习各种电动汽车新技术知识，充实着自己。在毕业设计中，老师培养了我们分析问题，解决问题的能力，同时在论文设计和撰写中给予了我们极大的帮助。其次，感谢在毕业设计中给予我帮助的朋友，同学，谢谢你们在生活，学习中给我的帮助。最后，感谢天下无数的父母，正式他们的无私付出，才使得我们完成学业。真诚的感谢大学生活里所有的老师，同学，朋友和自己的父母！参考文献[1]翟丽.电动汽车驱动系统牵引电机及其控制技术[J].汽车电器,2003,(3):9-12[2]邹国棠程明.电动汽车的新型驱动技术[M].机械工业出版社，2010年5月陈伯时.电力拖动系统—运动控制系统第三版[M].机械工业出版社，2010年1月日本电气学会电动汽车驱动系统调查专门委员会.电动汽车最新技术[M].机械工业出版社，2009年8月王步来.电动汽车异步电机系统的开发策略[J].微电机,2003,(3):36-38王文森，李永东，王光辉等.基于PI自适应法的无速度传感器异步电动机矢量控制系统[J]电工技术学报，2002,(2):1-6史国生.交直流调速系统[M].北京：北京工业出版社，2002年1月韩安太刘峙飞黄海.DSP控制原理及其在运动控制系统中的应用.北京：清华大学出版社，2003年10月高景德王祥珩李发海.交流电机及其系统的分析[M].北京：清华大学出版社，1993年8月陈清泉.现代电动汽车技术[M].北京:北京理工大学出版社,2002年徐国凯赵秀春苏航.电动汽车的驱动与控制[M].北京：电子工业出版社，2010年6月吴加加.燃料电池汽车异步电机控制方法的研究[C].北京J.Wang,Z.Y.Liu,H.Chen,R.Pei.OutputfeedbackControltoConstrainedSystemsviaMovingHorizonStategy[J]自动化学报.2007,33(11)：1176-1181C.W.Scherer,P.Gahinet,and M.Chilali.Multi-objectiveoutput-feedbackcontrolviaLMIoptimization[J].IEEETrans.Automat.Contr.42:896-911,1997S.Boyd,L.EI Ghaoui,E.Feron,andV.