新型自減速永磁復(fù)合輪轂電機驅(qū)動控制系統(tǒng)研究.pdf

1、隨著經(jīng)濟和社會的發(fā)展，可持續(xù)發(fā)展觀念、環(huán)保意識和健康意識等逐漸深入人心，而石油資源具有不可再生性，且環(huán)境污染問題日益嚴(yán)重，加快調(diào)整能源比重，加速發(fā)展新能源汽車已不可避免地成為了一種趨勢。電動汽車(Electric Vehicles，EVs)由于不依賴石油資源，且具有零排放、低噪聲、高效率等特點已引起人們廣泛關(guān)注。電動汽車的主要部件是電機及其控制系統(tǒng)，輪轂電機驅(qū)動系統(tǒng)由于把動力系統(tǒng)、傳動裝置和制動裝置都集中到輪轂內(nèi)，可省去機械傳動部件，增

2、加車輛的可利用空間，是未來電動汽車驅(qū)動方式的首選方案。
　　論文對新型自減速永磁復(fù)合輪轂電機(Self-Decelerating Permanent Magnet in-Wheel Motor,SDPMWM)進行研究，該電機基于磁齒輪的磁場調(diào)制原理，將低速外轉(zhuǎn)子型輪轂電機的無變速箱、結(jié)構(gòu)簡單、不會出現(xiàn)齒輪磨損問題等優(yōu)點與高速內(nèi)轉(zhuǎn)子型輪轂電機的結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕等優(yōu)點相結(jié)合，使得輪轂驅(qū)動電機的運行效率和轉(zhuǎn)矩密度大大提高。驅(qū)動控制系統(tǒng)對

3、電動汽車的安全性、性能、效率和舒適性等具有重要的影響，目前，針對該SDPMW電機的研究主要集中在本體設(shè)計方面，對其控制算法的研究比較少。由于該電機反電動勢與永磁同步電機相似，因此，論文借鑒了永磁同步電機的控制算法，對其驅(qū)動控制系統(tǒng)進行研究，針對該類電機設(shè)計了一套驅(qū)動控制系統(tǒng)。
　　論文首先介紹了基于磁齒輪的輪轂電機的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀、電動汽車用永磁同步電機的主要控制方式、現(xiàn)代控制算法的研究現(xiàn)狀;其次，對研究對象新型自減速永磁復(fù)合輪轂

4、電機的結(jié)構(gòu)、原理和特性進行了分析。對SDPMW電機系統(tǒng)進行了詳細的建模分析，并建立了該電機系統(tǒng)在三相靜止坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型。
　　論文重點對SDPMW電機驅(qū)動控制系統(tǒng)的控制策略進行研究。由于PI控制器算法簡單、易于實現(xiàn)的特性，電動汽車用永磁同步電機矢量控制系統(tǒng)目前多采用PI控制，論文首先把基于PI的空間電壓矢量控制應(yīng)用于該新型電機的驅(qū)動控制系統(tǒng)中，作為后續(xù)研究新型控制算法的基礎(chǔ)，結(jié)果表明該算法簡單、運行速度快，能滿足一定的控制性能

5、，但是該算法參數(shù)不易調(diào)節(jié)，速度對擾動的抵抗性明顯不足，魯棒性較差，且不同運行環(huán)境下的參數(shù)需要重新整定。針對基于PI的空間電壓矢量控制中所存在的魯棒性差以及不同運行環(huán)境下的控制參數(shù)需要重新整定等問題，且考慮到電動汽車運行環(huán)境的多變，受系統(tǒng)自身參數(shù)變化以及外部負載擾動的影響，為滿足電動汽車驅(qū)動控制系統(tǒng)多變量、強耦合以及非線性等的要求，在基于PI的空間電壓矢量控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，引入滑?？刂?Sliding Mode Control，SMC)，

6、其對提高電動汽車驅(qū)動控制系統(tǒng)的動穩(wěn)態(tài)性能、安全性以及舒適性尤為重要，尤其是改善控制系統(tǒng)的魯棒性。為進一步提高控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能，降低轉(zhuǎn)矩脈動，對SDPMW電機驅(qū)動控制系統(tǒng)的電流諧波抑制進行了研究，提出了一種基于SMC和自適應(yīng)陷波器(Adaptive Notch Filter,ANF)的諧波電流抑制方法，可有效地抑制控制系統(tǒng)中的五次和七次電流諧波。最后，基于Matlab/Simulink建立了該驅(qū)動控制系統(tǒng)的仿真模型，并對其控制算法進行了