基于Trans-Z源逆变器的电动汽车电机驱动系统研究

摘要

电动汽车是新能源汽车的主力军，主导着全球汽车行业的发展方向。电动机是电动汽车的动力源，其输出特性受电池电压的影响。电池通过逆变器给电机供电，传统供电方式不具备升压功能，尤其在汽车起动、急加速或电池储能不足的情况下，电池会产生较大的电压降落，造成电动机输出特性变差，影响汽车的动力性能。针对这一问题，本文基于Trans-Z源网络设计具有升/降压功能的逆变器，主要研究内容如下。
　　首先，论文从Trans-Z源逆变器的拓扑结构出发，分析了其工作原理，建立了小信号数学模型。针对传统空间矢量脉宽调制方法（SVPWM）产生纹波电流较大的问题，提出了一种改进型的SVPWM控制策略，实现了良好的电源逆变电压输出特性。
　　其次，分析了目前电动汽车供电驱动系统的问题，讨论了电池组直流电压跌落影响电机的机械特性的相关问题。并采用模糊自适应PID控制算法，实现了对Trans-Z源逆变器的闭环控制，增强了Trans-Z源逆变器的实时调节能力。
　　最后，依据电感纹波电流和电容纹波电压给出了Trans-Z源网络电容和电感参数的设计方法，保证了参数选择的合理性；在Simulink的仿真环境下，建立了改进型SVPWM控制策略的实现模型，并依据网络参数搭建了小功率的三相逆变器，验证了SVPWM控制策略的可行性；同时，建立了 Trans-Z源逆变器闭环控制模型，通过模拟电动汽车供电系统在输入电压突然下降时，整个系统出现的自调节变化过程，验证了闭环控制的有效性。
　　通过仿真及实验，验证了本文的Trans-Z源逆变器闭环控制系统在电动汽车供电系统中的可行性及有效性。

目录

声明

1 引 言

1.1 本文研究的背景及意义

1.2 国内外现状研究

1.3 本文主要内容研究

2 Trans-Z源逆变器的拓扑及数学模型

2.1 Trans-Z源逆变器简介

2.2 Trans-Z源逆变器拓扑结构

2.3 Trans-Z源逆变器的数学模型

2.4 本章小结

3 Trans-Z源逆变器的优化控制策略

3.1 SVPWM控制策略简介

3.2 传统Z源逆变器升压SVPWM控制方法

3.3 改进型SVPWM控制策略

3.4 本章小结

4 电动汽车电机驱动系统分析

4.1 纯电动汽车异步电机供电控制系统

4.2 带Trans-Z源逆变器的电机驱动系统

4.3 异步电动机的变频控制技术

4.4 检测电路设计分析

4.5 本章小结

5 基于Trans-Z源逆变器的电动汽车逆变系统设计

5.1 Trans-Z源逆变器网络参数的设计

5.2 升压单闭环控制系统设计

5.3 本章小结

6 系统的建模仿真与实验验证

6.1 SVPWM控制策略建模仿真与实验验证

6.2 基于Trans-Z-S逆变器的异步电机驱动系统的仿真分析

6.3 本章小结

7 总结与展望

7.1 总结

7.2 展望

参考文献

致谢

作者从事科学研究和学习经历简介

攻读学位期间取得的学术成果