开关磁阻电机的控制系统及其在电动汽车中的应用研究

摘要

现代豪华汽车使用电机的种类多，大量使用汽车电机，不仅能提高汽车电子化、自动化的程度，而且还可以使汽车轻量化、智能化，提高了汽车的现代化的水平，所以开发电机新技术是很有必要的。本文主要是对目前开关磁阻电机的控制系统及在汽车上的应用的理论研究进行了探讨。 电动汽车是21世纪汽车发展的代表方向，而电动汽车的一个重要的关键技术就是电机的控制问题，在电动汽车上一般使用永磁同步电机和开关磁阻电机。本文针对开关磁阻电机在电动汽车的应用问题，提出一个改进的电流控制器来控制一台开关磁阻电动机(SRM)驱动系统。在提议的方案中，一个B样条神经网络用来建立SRM的模型并估计实时在线的反电动势和增量电感。在线模型方案不需要预先知道SRM电磁特性。基于在线参数估计，用一个自适应PI控制器进行电流控制和反电动势的退耦技术的实施完成。仿真结果证明，电流跟踪性能好。 同时，本文研究了SRD系统无位置传感器位置的检测方案。研究了基于滑模观测理论的无位置传感器SR电机位置的预测方法，并设计了基于滑模状态观测的B样条神经网络转矩控制系统。其转矩控制器由于BSNN的局部权值更新运算，能实时在线获得恰当的相电流从而减少转矩脉动，有好的动态特性来回应所需转矩的改变。仿真结果表明，位置预报系统具有很好的鲁棒性和精度，同时能实现转矩脉动最小化控制。 最后，按照电动汽车的性能要求，对电机驱动系统的载荷进行分析，也就是对电动汽车行驶所需的牵引力进行分析,提出了牵引力分析的闭式解法(Closed-form Solutions)，同时借鉴牵引力分析的闭式解法建立车辆力学模型。仿真结果证明，用四相，8/6，30KW的开关磁阻电机满足要求。

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致谢

第一章绪论

1.1引言

1.2电动汽车电驱动的发展现状

1.2.1驱动控制技术

1.2.2驱动控制技术的发展方向

1.3本论文的主要内容

第二章几种常见电机技术在电动汽车中的应用研究

2.1概述

2.2直流电动机驱动系统

2.3交流感应电机驱动系统

2.3.1交流电动机的转矩和机械特性

2.3.2交流电机的控制

2.4永磁电机驱动系统

2.4.1永磁无刷直流电动机的转矩和机械特性

2.4.2永磁无刷直流电动机的调速控制

2.5开关磁阻电机驱动系统

2.5.1开关磁阻电机的结构

2.5.2开关磁阻电机的运行原理

2.5.3开关磁阻电机的基本分析

第三章SR电机神经网络控制算法研究及电流控制性能仿真

3.1人工神经网络的优点

3.2 B样条神经网络的结构

3.3 B样条神经网络电流控制器

3.3.1.在线参数估计器

3.3.2.反电动势的去耦

3.3.3自适应PI电流控制器

3.3.4仿真结果与分析

3.4结论

第四章SRM滑模观测器及其控制系统设计

4.1引言

4.2滑模控制和状态观测

4.2.1滑模控制及其数学表达

4.2.2状态观测器的滑动模态形式

4.3 SRM滑模观测器设计

4.3.1开关磁阻电机的状态方程模型

4.3.2 SRM滑模状态观测器设计

4.4基于状态观测器的SRD控制系统

4.4.1转矩脉动最小化控制

4.4.2相转矩分配函数

4.5仿真结果及分析

4.6结论

第五章电动汽车驱动系统及力学建模

5.1电机驱动系统布置方式与系统构成

5.1.1机械驱动布置方式

5.1.2机电集成化驱动布置方式

5.1.3机电一体化驱动布置方式

5.1.4轮毅电机驱动布置方式

5.2电动汽车驱动系统力学建模

5.2.1电动汽车性能指标

5.2.2车辆行驶条件

5.2.3车辆牵引力分析的闭式解思想

5.2.4电动汽车驱动系统供应特性场的确定

5.3仿真

5.4小结

第六章总结

参考文献