电动汽车用新型横向磁场永磁电机直接转矩控制策略研究

摘要

随着汽车工业的迅猛发展，在人们享受便利的同时，也面临着能源短缺和环境污染，为此各国政府和汽车企业纷纷加大了电动汽车的研究力度。横向磁场永磁电机（Transverse Flux Permanent Magnet Motor，TFPMM）因其转矩密度高的特点，非常适合于低速大转矩的应用场合。为此本课题组设计了一种新型TFPMM作为直驱式电动汽车的轮毂电机，本文着眼于电机的驱动控制，针对电机的直接转矩控制策略展开研究。
　　本文首先简要地介绍了TFPMM的拓扑结构、特点以及存在的问题，之后对本课题组研制的新型TFPMM的结构特点和运行原理进行了详细的说明，并在此基础上建立了电机的数学模型。
　　然后从磁场角度阐述了直接转矩控制的基本原理，明确了定子电压矢量在转矩控制中的重要作用，给出了逆变器的导通状态与输出电压矢量的关系，探讨了磁链和转矩双滞环控制的策略，并依此建立了新型TFPMM直接转矩控制系统的仿真模型，对电机在转速变化和负载变化时的动态响应过程进行了仿真实验，仿真结果显示了直接转矩控制在响应速度和动态性能方面的技术优势。
　　直接转矩控制的效果与施加的电压矢量密不可分，为了克服逆变器电压矢量输出数目有限的弊端，本文最后探讨了基于空间矢量脉冲宽度调制(Space Vector Pulse Width Modulation，SVPWM)的新型TFPMM直接转矩控制系统，它采取预期电压矢量控制的策略，根据转矩误差估算出预期电压矢量，并通过空间矢量调制将其合成，使转矩误差在理论上恰好得到补偿。仿真结果表明，SVPWM技术的引入，在保持了传统的直接转矩控制原有的优势的同时，进一步地提高了系统的控制精度，改善了系统的稳态运行性能，有效地抑制了转矩脉动。

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1 绪论

1.1 发展电动汽车的目的和意义

1.2 电动汽车的发展现状

1.3 电动汽车驱动电机

1.4 直接转矩控制技术的发展

1.5 本文研究的主要内容

2 横向磁场永磁电机综述

2.1 横向磁场永磁电机的拓扑结构

2.2 横向磁场永磁电机的特点

2.3 横向磁场永磁电机存在的问题

3 新型横向磁场永磁电机的数学模型

3.1 新型横向磁场永磁电机的结构特点

3.2 新型横向磁场永磁电机的运行原理

3.3 参照系理论和空间矢量

3.4 新型横向磁场永磁电机的数学模型

4 新型横向磁场永磁电机直接转矩控制系统

4.1 直接转矩控制的理论基础

4.2 定子电压矢量与转矩控制

4.3 逆变器

4.4 滞环控制策略

4.5 直接转矩控制系统构成

4.6 直接转矩控制系统仿真模型

4.7 直接转矩控制系统仿真实验结果分析

5 基于SVPWM的新型横向磁场永磁电机直接转矩控制系统

5.1 基于SVPWM的直接转矩控制系统构成

5.2 基于SVPWM的直接转矩控制系统仿真模型

5.3 基于SVPWM的直接转矩控制系统仿真实验结果分析

6 全文总结与展望

致谢

参考文献