电动汽车用永磁同步电机调速系统研究

永磁同步电动机具有高效、高功率密度以及良好的调速性能,已经成为电动汽车的首选驱动电机。本文首先分析了永磁同步电动机矢量控制的数学模型,并在此基础上构建了双闭环控制系统的仿真模型。对双闭环控制结构的速度环,采用复合控制算法进行了仿真分析。仿真结果表明采用复合模糊PI控制算法可有效消除扰动带来的误差和振荡,较常规PI控制更能提高电动汽车调速系统的品质。     

永磁同步电机调速系统模糊滑模双重控制策略

为解决永磁同步电机传统速度控制系统中出现的控制精度低和响应灵敏度不够等问题,课题组提出一种新型的模糊滑模双重控制策略。设计了基于模糊控制和滑模控制的全新电机系统速度环控制结构,结合2种控制方案的优点,使得系统的动态性能明显改善。仿真结果表明该控制系统具有更好的抗干扰能力和更高的准确性,提出的模糊滑模双重控制策略是有效的。     

飞轮储能用永磁同步电机温度场分析

针对飞轮储能用永磁同步电机散热困难的问题,以某额定功率为300 kW、转速为10 000 r/min的永磁同步电机为研究对象,利用磁热耦合的方法,对永磁同步电机的损耗和温度场进行模拟及测试分析,研究永磁同步电机的损耗及电机热分布;利用热仿真模型,研究电机关键部件散热的影响因素。结果表明：高温主要集中于永磁体及绕组区域;减小流道宽度、增大流道数目以及增大流道圆角半径可有效提高定子散热性能;辐射率越高,永磁体散热性能越好;改进电机结构后,永磁体最高温度下降10.5%。研究结果可为永磁同步电机的设计及散热优化提供参考。     

基于矢量控制的电动汽车用永磁同步电机系统研究

针对传统PWM调制技术运用到电动汽车时,存在的谐波含量较大,转矩脉动较高等缺点,设计了基于矢量控制的电动汽车用永磁同步电机系统。基于矢量控制的原理,在MATLAB/Simulink环境下搭建了永磁同步电机矢量控制系统模型,采用id=0控制策略,仿真研究了系统动态响应。以TI公司的数字信号处理器(DSP) TMS320F28335作为控制芯片,搭建了永磁同步电机控制系统实验平台,实验研究了电机系统在基速以下运行的状态和效率。仿真和实验结果具有很好的一致性,该研究可为电动汽车用永磁同步电机系统的设计和分析提供参考。     

纯电动汽车驱动控制策略研究

提出了一种以加速踏板开度及其变化率、SOC为主要输入参数,利用模糊控制来确定目标转矩的纯电动汽车驱动控制策略,并详细阐述了其控制原理。基于Matlab/Simulink,结合理论知识和实验数据,建立了纯电动汽车仿真模型,并进行离线仿真验证。仿真结果表明:该车辆模型是正确的,驱动控制策略具有合理性。     

粒子群优化变论域模糊PID的永磁同步电机矢量控制策略

永磁同步电机具有结构简单、噪音低、效率高等优点而得到广泛应用。但是传统的矢量控制方法已经不能满足当前产业的控制需要,为了获得更好的控制性能,在普通PID控制的基础上,提出了一种基于粒子群算法优化的变论域模糊PID控制方法。分析永磁同步电机矢量控制原理,并建立了PMSM在dq坐标系下的数学模型,设计了基于PSO的变论域模糊PID控制器,利用Matlab/Simulink搭建i_d=0矢量控制下的PMSM调速系统仿真模型。仿真结果表明,与传统PID控制和模糊PID控制相比,基于粒子群优化的变论域模糊PID控制方法在具备传统模糊控制和PID控制算法优点的同时,利用粒子群算法得到最佳模糊论域,提高了永磁同步电机控制系统的动态响应速度,减少了超调和波动。     

永磁同步电机转矩脉动抑制方法研究

针对由电流谐波导致转矩脉动而影响电机性能的问题,课题组建立了谐波转矩模型,同时基于三相瞬时无功功率理论结合PI控制搭建了谐波抑制模块,并以谐波电流环的方式并入控制系统实现抑制电流谐波和降低转矩脉动的目的。仿真结果表明：将谐波抑制模块加入到永磁同步电机矢量控制系统后,永磁同步电机定子端相电流波形的正弦度提高,各次谐波失真率均有所降低,转矩脉动受到抑制。该研究为永磁同步电机的转矩脉动抑制提供了一种有效方法。     

永磁同步电机分数阶微积分控制方法研究

为改善永磁同步电机系统动静态性能,提高系统鲁棒性,该文引入了一种新的速度调节方法——基于分数阶微积分的控制策略。相对于整数阶PID控制器,分数阶PIλDμ控制器多了两个可调参数,可以取得更好的控制效果。针对永磁同步电机调速系统,构建了基于分数阶速度反馈的闭环系统。仿真结果表明,分数阶PIλDμ控制器的控制效果明显优于整数阶控制器,分数阶控制器的控制系统频率特性优良,在系统负载突变时具有较好的鲁棒稳定性。     

车用永磁同步电机定子模态分析

针对电动汽车运行过程中产生的振动噪声问题,以某车用永磁同步电机为研究对象,运用Ansys Maxwell软件分析电机气隙磁密,得到电机运行的气隙磁场和径向电磁力,再对永磁同步电机的定子进行模态分析,得到定子系统的固有频率,同时采用锤击法结合LMS软件进行模态试验,将有限元仿真和模态试验数据进行对比,验证有限元模态分析的准确性。结果表明,该永磁同步电机的定子结构模态频率和径向电磁力波频率有较大的差异,不会由于电机径向电磁力而产生共振,这项工作为解决电机振动噪声问题和优化汽车NVH性能提供了参考。     

改进PLL的永磁同步电机无传感器控制研究

针对滑模观测算法因高频抖振引起的无感永磁同步电机转子速度和位置估计误差较大、反电动势幅值失配问题,提出一种改进PLL的滑模观测永磁同步电机无传感器控制算法。设计了抑制反向电动势次级谐波的自适应滤波算法,减小了转子速度和位置估计误差;引入幅值归一化算法,解决了因电机参数变化引起的反电动势幅值失配问题,提升了系统的抗干扰能力和动态响应速度。仿真结果表明：新算法的观测精度较高,转速估计误差仅为5 r/min,转子位置估计误差仅为0.1 rad,且在阶跃输入信号下有较强的动态响应性能。     

基于RBF神经网络的永磁同步电机控制系统

由于永磁同步电机控制系统具有非线性等特点,而使传统PID人工调节参数过程过于繁琐,且无法根据电机的运行状态改变参数,为了提高控制精度、增强控制系统的自适应能力,课题组以电流环PI控制为基础,结合径向基（RBF）神经网络对永磁同步电机进行在线辨识,根据辨识得到的灵敏度信息整定PID控制参数,建立参考模型。在MATLAB软件中利用Simulink中建立了PMSM模型,通过对比PID、RBF PID在启动环节和负载变化时的速度变化,验证了改进BRF PID控制的有效性。仿真结果表明RBF PID控制具有更快的响应,更好的抗干扰能力。     

车用永磁同步电机磁热耦合分析

随着电动汽车对永磁同步电机性能的要求越来越高,进行该类电机的磁热耦合分析尤为必要。以一台40 kW物流车用永磁同步电机为研究对象,根据电机的结构参数在RMxprt中建立了电机的分析模型,利用有限元方法(FEM)分析电机的磁场,并计算电机的损耗。采用磁热耦合分析方法分析电机的温度场。将电机的损耗等效为电机温度场的热源,流固耦合仿真了该电机在额定工况下电机的温度场分布情况,为电机设计提供了重要的理论依据。     

车用螺旋型水道永磁同步电机温升特性

为了解决车用单向螺旋型水道永磁同步电机局部温度过高,提出一种对流双水道冷却模型。基于传热学和流体力学,采用磁热耦合法对某额定功率为38 kW的单水道水冷永磁同步电机进行电磁场与温度场的仿真计算,得到了电机各位置温升分布情况;再将仿真计算结果与台架温升试验测试结果对比分析,相对误差为3%,验证了仿真计算方法的准确性;最后,在原有样机模型基础上建立对流双水道与单水道模型,将2种模型的温升仿真对比分析。结果表明:对流双水道电机模型在38 kW、4 000 r/min运转时绕组端部最高温度降低5.3%,在74kW、10 000 r/min运转时间增加6.6%。     

具有能量回馈的纯电动车驱动控制系统

针对纯电动汽车驱动系统在能量回馈过程中的系统效率不高的问题,设计了以TMS320LF2407为核心的硬件及软件系统,利用SVPWM调制技术结合磁链跟踪技术的控制方法,实现制动过程中电机产生的制动能量回馈到蓄电池中;并在搭建的双电机对拖试验台上进行实验。实验数据表明,永磁同步电机驱动系统具有较高的系统效率,系统效率85%以上的工作点占72. 73%,能够回收较多的能量,提高了续驶里程。     

一种永磁同步电机齿槽转矩削弱方法

针对永磁同步电机存在的齿槽转矩问题,提出一种电机结构优化的方法削弱齿槽转矩。基于能量法和傅里叶分解法对齿槽转矩进行了解析,确定永磁体厚度和定子槽口宽度作为设计变量优化电机结构。对比优化前后齿槽转矩及其谐波,结果显示所提出的电机结构优化方法能够有效降低12次,24次及36次谐波幅值,且优化之后的峰 峰值仅为优化之前的7.99%。通过比较优化前后电机稳态运行时的电磁转矩,验证了所提出的结构优化方法能够有效改善电机输出转矩特性。     

永磁同步电机超螺旋滑模自抗扰调速系统设计

针对永磁同步电机调速系统中,非线性自抗扰控制(ADRC)存在参数过多和线性自抗扰控制(LADRC)快速性较差等问题,基于超螺旋滑模算法的快速性特点,提出了超螺旋滑模自抗扰控制(STSM-ADRC)策略。将超螺旋滑模算法引入到自抗扰控制中,对自抗扰控制中的非线性状态误差反馈控制率和跟踪微分器进行优化,提升系统的快速性能,简化参数整定,并采用李雅普诺夫函数进行稳定性证明。仿真结果表明：超螺旋滑模自抗扰速度控制器提高了PMSM调速系统的快速性和鲁棒性。     

车用永磁同步电机性能仿真及斜极优化

设置交叉学科是国际上多数高校针对学科发展前景及经济社会进步而采取的研究生培养方式。基于麻省理工学院、牛津大学等6所世界一流高校交叉学科博士研究生培养的政策及方案,分析各高校的实施现状。研究发现,英美一流大学的交叉学科博士研究生培养均包含4个核心要素：立足于学科交叉的创新理念、着眼于就业导向的培养目标、聚焦于个性与多元的培养模式以及致力于解决社会重大关切的实践导向。本研究成果为我国交叉学科研究生培养提供借鉴与启示。     

永磁同步电机的干扰观测器补偿与模糊切换控制

A PMSM speed control algorithm combining disturbance observer compensation and fuzzy integral sliding mode control (DOB+FISMC) was proposed to solve the problems of slow starting response speed and weak anti interference ability of PMSM speed regulation system. The PMSM speed control model with uncertain interference was established, and the equivalent integral sliding mode control of fuzzy switching was proposed. To reduce the switching gain of FISMC and improve the control accuracy, a disturbance observer was designed to compensate the total interference. The effectiveness of the control algorithm was verified based on the PMSM speed regulation system simulation model. The results show that, compared with the traditional proportional integral control (PI) and sliding mode control (SMC), the proposed algorithm has less tracking error, faster response and stronger resistance to interference for a given sinusoidal signal. This algorithm can improve the starting response speed and robustness of permanent magnet synchronous motors.