弱磁扩速下电动汽车驱动系统转矩控制研究

《弱磁扩速下电动汽车驱动系统转矩控制研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、弱磁扩速下电动汽车驱动系统转矩控制研究第一章绪论1.1课题背景及选题意义随着科学技术的不断进步和经济的大幅发展，汽车已经成为日常生活中无法或缺的交通工具。目前，全球出现能源危机和气候变暖，更加急切的要求发展低碳环保的交通方式[1]。开发新一代的清洁节能型汽车成为必然趋势，电动汽车成为最主要的选择之一[2]。当前国家对电动汽车的发展十分重视，并已将发展电动汽车写入了十二五专项规划当中。科技部制定的电动汽车十二五专项规划，该规划计划在未来5年内重点突破驱动电机、电池以及电控系统等电动汽车的关键技术。规划将小型电

2、动汽车作为主要发展方向，并在2015年实现100万辆的电动汽车保有量，将电池生产成本降低到现在的一半，并指出目前我国的新能源汽车已经初步形成了三纵三横的发展格局，技术路线也基本明确[3]。三纵指发展混合动力电动汽车（HEV）、纯电动汽车（BEV)、燃料电池电动汽车（FCEV）。三横指发展驱动电机以及电机驱动控制器、电池及电池管理系统、多能源动力总成控制系统。驱动电机以及电机驱动控制器作为三横技术的重要部分，是提供电动汽车驱动动力的直接提供机构，其驱动特性的好坏直接决定了电动汽车行驶性能的好坏。目前，电动汽车

3、异步驱动电机以其可靠性高、结构简单、成本较低、噪声低、振动小、维护简单、适合大规模生产等优点，在电动汽车上得到了广泛的应用，成为目前主流的驱动电机[4]~[6]。因此，适用于电动汽车驱动系统的异步电机调速系统得到广泛的研究[47]~[53]。1.2电动汽车发展现状目前，世界各国都很重视进行电动汽车研发，很多发达国家政府都制定了相关政策和法规以促进电动汽车发展。在美国，能源部对美国的三大汽车厂投入了巨资进行电动汽车的联合开发，有力的推动了电动汽车的研发。目前，电动汽车已代替燃油汽车逐渐成为汽车产业的主流发展方

4、向。同时，美国政府已取消了混合动力汽车的用户补贴政策，转而对纯电动汽车实行每辆7500美元的用户补贴政策，以引导人们购买纯电动汽车[9]。德国则在2009年通过了一项经济刺激计划，该计划投资达500亿欧元，其中有大部分资金将用于电动汽车充电站的研发和可再生能源的开发[10]。同时，德国计划在2020时实现国内新能源汽车保有量超过100万辆。在法国，巴黎是世界上最为鼓励使用电动汽车的城市，已经建立了比较完善的充电站网基础设施。此外，法国政府成立了部际协调委员会以推广电动汽车的应用，目前该委员会正在巴黎积极推广

5、应用电动公交车[11]。日本在2009年提出了以发展电动汽车为核心内容的低碳革命计划，积极普及电动汽车，着力打造十个电动汽车先进典范城市，计划到2020年电动汽车市场占有率达到50%[12]。目前，部分国家政府已开始通过进行补贴和征收燃油税等形式促进汽车产业结构的调整，促使汽车产业由燃油汽车逐步过渡到电动汽车。在日本，政府对电动汽车产品实施了10%的鼓励性补贴。荷兰则更高达30%。除了进行鼓励性补贴外，各国政府都加大了传统燃油汽车燃油税的征收，如美国对燃油汽车征收34%的燃油税，而在某些欧洲发达国家燃油税的

6、征收最高达到了300%[14]。第二章电动汽车异步电机矢量控制理论2.1电动汽车驱动系统电动汽车系统包含三个子系统，它们分别是能量子系统、辅助控制子系统以及电力驱动子系统[52]。其中，能量子系统主要包含主能量源、充电系统以及能量管理系统；辅助子系统主要包含温度控制系统、辅助动力源以及动力转向系统等；电力驱动子系统主要包含功率转化器、电子控制器、驱动电机、机械转动装置以及车轮。此外，同燃油汽车一样电动汽车还有转向盘、油门踏板以及制动踏板用作控制器信号的给定。当油门踏板踩下时，油门踏板产生加速信号，电子控制器

7、接收信号后通过控制器功率转换器控制驱动电机产生加速转矩，在经机械传动装置驱动车轮驱动电动汽车前行。整个过程中电动汽车处于驱动状态，能量子系统向电力驱动子系统提供能量。当制动踏板踩下时，制动踏板产生制动信号，电子控制器接收信号后通过控制器功率转换器控制驱动电机产生制动转矩，然后制动转矩通过机械传动装置作用于车轮使电动汽车减速。整个过程中电动汽车处于制动状态，电力驱动子系统会向能量子系统回馈能量，能量子系统中的能量管理系统将负责对主能量源回馈能量。此外，电动汽车通过外界能源充电时，能量管理系统将控制主能量源充电

8、并监视主能量源状态。辅助子系统主要给电动汽车提供助力转向、空调、车身稳定、制动防抱死等辅助功能。因为这些系统拥有自己的控制器，所以需要辅助动力源提供不同等级的能源。2.2异步电机的数学模型相较于直流电机，异步电机的数学模型复杂，这造成了异步电机转矩控制十分困难。而且异步电机调速系统的发展十分依赖变频器技术和控制器芯片技术的。从控制理论的观点看，异步电机是一个多输入多输出、非线性、强耦合、时变的被控对象。它的输出转