电动汽车开关磁阻电机驱动控制系统研究

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1、硕士学位论文电动汽车开关磁阻电机驱动控制系统研究RESEARCHONTHEDRIVEANDCONTROLSYSTEMOFSWITCHEDRELUCTANCEMOTORFORELECTRICVEHICLES杨志远哈尔滨工业大学2014年12月国内图书分类号：TM352学校代码：10213国际图书分类号：621.3密级：公开工学硕士学位论文电动汽车开关磁阻电机驱动控制系统研究硕士研究生：杨志远导师：林威教授申请学位：工学硕士学科：控制科学与工程所在单位：深圳研究生院答辩日期：2014年12月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TM352

2、U.D.C:621.3DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringRESEARCHONTHEDRIVEANDCONTROLSYSTEMOFSWITCHEDRELUCTANCEMOTORFORELECTRICVEHICLESCandidate：YangZhiyuanSupervisor：Prof.LinWeiAcademicDegreeAppliedfor：MasterDegreeinEngineeringSpeciality：ControlScienceandEngineeringAffiliation：Shenz

3、henGraduateSchoolDateofDefence：December,2014Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要电动汽车作为智能电网的重要组成环节，也代表着未来汽车行业的研究方向，其电机控制技术作为电动汽车的三大关键技术之一，越来越受到重视。电机的驱动控制效果直接影响电动汽车的行驶性能。开关磁阻电机因为具有低成本、高效率和高可靠性等优点，是一种极有潜力的电动汽车驱动系统。本文针对电动汽车用开关磁阻电机驱动控制系统，以提升电机调速性能和

4、抑制转矩脉动作为主要控制目标，在控制策略和软硬件设计等方面作深入的研究和开发。由于结构特点，开关磁阻电机本身是一个高阶、强耦合、非线性的多变量复杂系统，且有较强的输出转矩脉动。开关磁阻电机调速系统的控制方法多为固定开通关断角的典型线性控制，将电机简化为线性系统来设计控制器。这种设计方法忽略了开关磁阻电机的非线性特性、参数的不确定性以及负载转矩的未知干扰，导致系统的鲁棒性和稳定性差。固定开通关断角的控制方式也难以达到电动汽车驱动系统的性能需求。本文针对开关磁阻电机的非线性磁链解析模型设计了自适应反步法非线性速度控制器，并提出了转矩优化控制策略改善电机的效率和

5、转矩脉动问题。不同于线性简化模型，本文基于开关磁阻电机实验样机的有限元分析磁链数据，利用Levenberg-Marquardt算法辨识建立了样机的非线性磁链解析模型。以转速跟踪作为控制目标，考虑未知负载转矩的不确定干扰以及参数的不确定性，基于Lyapunov理论设计了自适应反步法速度控制器及参数自适应更新法则。并研究开通关断角度对相电流波形、系统效率和转矩脉动的影响，提出了一种基于角度自调节策略的转矩优化控制器。在Matlab软件中建立了开关磁阻电机整体驱动控制系统模型，就以上研究进行了仿真论证。仿真表明，本文所设计的非线性速度控制律具有很好的调速性能，且

6、转速和转矩针对不确定干扰具有更强的鲁棒性和稳定性，转矩优化控制器能够显著提高电机效率并减小转矩波动。针对实验样机设计了开关磁阻电机驱动控制系统的各软硬件功能模块，选用DSPTMS320F2812作为数字控制器，搭建了驱动控制系统实验平台，通过相关实验进一步验证了提出的转矩优化控制器的可行性。关键词：电动汽车；开关磁阻电机；自适应反步法；转矩优化控制；DSP控制器-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractElectricvehiclesareanimportantcomponentpartofthesmartgrid,butalsorepresen

7、tsthefuturedirectionofresearchontheautomotiveindustry.Themotorcontroltechnologyasoneofthethreekeytechnologiesonelectricvehiclesmoreandmorereceivestakes,sinceitscontroleffectdirectlyinfluencesonthedrivingperformanceofelectricvehicles.Switchedreluctancemotorhastremendouspotentialtob

8、etheexcellentdrivesystemofelectri