电动汽车永磁同步电动机弱磁调速研究

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1、摘要本文围绕电动汽车用永磁同步电动机(PMSM)调速系统展开工作，主要从控制角度研究扩展PMSM的调速范围。永磁同步电动机具有体积小、效率高以及功率密度大等优点，特别是内置式PMSM具有较宽的弱磁调速能力。上个世纪80年代以来，随着稀土永磁材料性价比的不断提高，以及电力电子器件的快速发展，永磁同步电动机的研究也进入了一个新的阶段。矢量控制理论是交流调速领域的一个重大突破。本论文详细讨论了永磁同步电动机的矢量控制，在推导其精确数学模型的基础上，分析了永磁同步电动机的几种矢量控制策略，包括了id=0控制、cosφ=1控制

2、以及最大转矩/电流控制方式。弱磁控制是永磁同步电动机矢量控制的前沿课题。论文分析了永磁同步电动机弱磁调速原理，提出了三种特殊转子结构的新弱磁方案。本文还围绕电动汽车用永磁同步电动机调速系统的硬件开发展开工作。以TI公司专用于电机控制的TMS320LF2407A型数字信号处理器(DSP)作为核心，开发了全数字化的PMSM矢量控制调速系统，并完成相应的系统硬件设计。最后对所设计的电动汽车用永磁同步电动机驱动系统进行了初步的实验验证，表明采用本文所提出的全速范围弱磁控制算法具有较快的动态响应速度，可以满足调速系统弱磁性能要

3、求。关键词：永磁同步电动机；矢量控制；弱磁控制；控制器AbstractThisdissertationisdevotedtothestudyonPermanentmagnetsynchronousmotor(PMSM)drivesystemforelectricvehicle(EV)application.Itismainlytoimprovethecontrolofmotors,thenexpandthescopeofthemotorspeed.PMSMhastheadvantageofsmallvolume,hi

4、ghefficiencyandpowerdensity,especiallyinnerpermanentmagnetsynchronousmotorhavetheabilityofwidefield-weakenedoperation.ThereforetheresearchonPMSMhasenteredanewstagesincethe1980’swiththeimprovementofratiobetweentheperformanceandthepriceoftherareearthsPMmaterialan

5、dthedevelopmentofthepowerelectronicsdevices.Vectorcontrol(VC)theoryisagreatbreakthroughintheACspeedcontrolfield.AlsodetailsoftheVCofPMSMispresentedinthepaper，andtheanalysisofseveralcircuitcontrolstrategiesofVCtheoryappliedtothePMSMcontrol，whichincludetheid=0con

6、trol，cosφ=1controlandthemaxtorque/currentcontrol.ThepaperdiscussesthetheoryofweakingfluxspeedcontrolofPMSMwhichisanewdevelopmentdirection.Thenitbringsoutthreenewweakingfluxplans，whichhavespecialrotorstructures.ThisdissertationisdevotedtothestudyofhardwareonPMSM

7、drivesystemforEVapplication.BasedonTIcompanyDSPspecial-designedformotorcontrolonTMS320LF2407Adesignsanddevelopsafull-digitalPMSMvectorcontrolsystem,andhardwareofthesystemisaccomplished.Finally,theexperimenthasbeendoneforthedrivewhichdesigninthepaper.Resultofthe

8、experimentindicatevalidityofthefield-weakeningmethodwhichintroducedinthepaper.Keyword:PMSMVectorcontrolfield-weakenedoperationcontroller目录1绪论31.1课题背景及意义31.2电动汽车的发展现状及趋势51.2.