电动汽车永磁同步电机驱动系统的研究

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1、清华大学硕士学位论文电动汽车永磁同步电机驱动系统的研究姓名：江丹申请学位级别：硕士专业：电气工程指导教师：朱东起2001.5.1中文摘要中文摘要为了保护环境和节约能源，发展电动汽车成为当前的重要任务。本文基于电动汽车的负载特点及永磁同步电机的性能，研究了电动汽车永磁同步电机的驱动系统，建立了仿真模型，并构造以Intel的80C196MC单片机为中心的硬件控制系统。通过仿真和实验，验证了本文提出的控制系统具有良好的性能。首先，本文研究了表面永磁体和内埋永磁体两种电机的驱动性能，包括转矩控制、起动性能及弱磁调速，并基于电

2、动汽车负载的特性，提出了永磁同步电机的矢量控制系统，使其低速时能够快速准确起动，高速时能够采用弱磁控制，以提高系统的最大输出转矩和最大速度。并通过大量仿真验证了该系统的性能。其次，基于系统运行效率最优的目标进行了驱动系统的优化设计。使用了通过器件手)1H}提供的参数构建器件损耗模型的方法，将逆变器和电机作为一个整体的损耗模型来研究。通过改变定子电流在d,y轴的分布而改变电机的铜损，铁损，以及逆变器的损耗，通过优化算法寻找最优点，使得系统的总损耗(包括电扫L损耗和逆变器损耗)最小，以使系统运行效率最优，电动汽车的续驶I

3、R.程最长。仿真结果亦证实了该优化设计是成功的。再次，本文研究了水磁体的磁性能，永磁同步电机的等效磁路，用等效磁路的解析法研究了电流变化对交直轴电抗的影响，得出了磁场饱和对d,y轴电感的影响，使模型与实际情况更为接近。并进行仿真验算。最后，基于上述理论，本文设计了以Intel的80C196MC单片机为中心的硬件控制系统，开发了套灵活的软件，并介绍了软硬件设计思路。在此系统上进行了实验，通过实验及仿真对比，对系统进行了验证。关键同:电动汽车，水磁同步电机，弱磁控制，损耗，等效磁路AbstractAbstractWith

4、moreandmoreattentionarepaidontheenergyandenvironmentalproblems,Electricvehicle(EVs)isbecomingmoreandmoreimportantbecauseitisfreeofexhaustemissionsandismoreenergysaving.BasedonloadcharacteristicofEVandperformancesofpermanentmagnetsynchronousmotor(PMSM).adrivesys

5、temofPMSMforEVisresearchedinthispaper.Simulationmodelisdeveloped,hardwaresystembasedon8OC196MCmicrochipisdesigned.Withsimulationandexperiment,itcanbeprovedthatthesysteminthispaperhasgoodperformances.First,twotypesofPMSMisresearchedinthispaper,whichissurfaceperm

6、anentmagnetsynchronousmotor(SPM)andinteriorpermanentmagnetsynchronousmotor(IPM).Emphasisislaidontorquecontrol,startingperformanceandfluxweakeningcontrol.BasedonloadcharacteristicofEV,thevectorcontrolsystemofPMSMisproposed.Itaimedatquickandaccuratestartingduring

7、lowspeedandfluxweakeningcontrolduringhighspeed.Withfluxweakeningcontrol,themaximumoutputtorqueandspeedshouldbeimprovedgreatly.Alargeamountofsimulationisexecutedtoverifytheperfectperformanceofsuchsystem.Next,optimaldesignofdrivesystemisdevelopedinordertogetthema

8、ximumsystemefficiency.ThemethodtoconstructadeviceIGBTlossmodelonlywiththedataofferedbythedatasheetissetup,soinverterandmotorcanberesearchedasawhole.Distributionofcurrentonda