基于電機電流解耦控制的插電混合動力汽車動力性分析

【摘要】：當(dāng)今世界,汽車行業(yè)可持續(xù)發(fā)展主要面臨三大挑戰(zhàn):能源供應(yīng)與能源安全、空氣質(zhì)量污染以及全球性氣候變暖,業(yè)界普遍認為,解決這三大問題的最佳方案是發(fā)展新能源汽車產(chǎn)業(yè)。結(jié)合我國新能源汽車戰(zhàn)略發(fā)展道路,混合動力汽車是比較合適的過渡方案,插電式混合動力汽車是混合動力向純電動的過渡技術(shù)。插電式混合動力汽車的研究主要著重于能量管理與動態(tài)控制,動態(tài)控制作為插電式混合動力汽車開發(fā)設(shè)計中的一項關(guān)鍵技術(shù),對整車的基本性能有著重要的影響。關(guān)于動態(tài)控制的文獻主要集中在狀態(tài)切換過程,涉及到發(fā)動機的動態(tài)特性。本文從動態(tài)控制方面分析插電式混合動力汽車的動力性,主要考慮在發(fā)動機參與下,汽車進行模式切換后車輛速度(或加速度)跟隨狀況,此外,還針對混合動力車用電機的轉(zhuǎn)矩精確性問題進行了研究。針對混合動力汽車用電機轉(zhuǎn)矩精準(zhǔn)性問題,本文提出采用對角矩陣解耦控制方法,在電機電流環(huán)中增加一個解耦器矩陣,將勵磁電流id與轉(zhuǎn)矩電流iq解耦成互不干擾的量,以此保證電機輸出轉(zhuǎn)矩的精準(zhǔn)性。此外,將該方法與前饋解耦控制方法、反饋解耦控制方法進行仿真對比,驗證了本文所提出的方法在電機轉(zhuǎn)速較高或電機參數(shù)發(fā)生變動的情況下,魯棒性更好,解耦效果明顯改善,從而解決了混合動力汽車用電機輸出轉(zhuǎn)矩精準(zhǔn)性低的問題。針對混合動力汽車模式切換且發(fā)動機參與下的動力性問題,本文提出基于車輪角速度差PID控制的電機轉(zhuǎn)矩補償方法。車輛由純電動驅(qū)動模式切換至發(fā)動機/電機聯(lián)合驅(qū)動模式過程中,由于發(fā)動機的動態(tài)特性較差致使車速(或加速度)無法很好跟隨期望值,采用了增加一個動態(tài)調(diào)節(jié)器,即通過車輪角速度實際值與期望值的差值經(jīng)PID控制器所得差值轉(zhuǎn)矩由驅(qū)動電機進行補償,進而保證發(fā)動機參與驅(qū)動的模式下車輛速度能很好地跟隨期望值。該方法解決了不同模式下汽車車速的穩(wěn)定跟隨,并保證了整車動力的快速響應(yīng)特性,還一定程度上提高了整車的舒適性。 【關(guān)鍵詞】：插電式混合動力汽車 永磁同步電機 電機解耦控制 模式切換 動態(tài)協(xié)調(diào)
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U469.7
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第1章 緒論10-22
• 1.1 國際新能源的發(fā)展?fàn)顩r10-12
• 1.2 國內(nèi)新能源的發(fā)展?fàn)顩r12-16
• 1.3 新能源汽車用電機應(yīng)用現(xiàn)狀16-18
• 1.4 研究目標(biāo)與研究內(nèi)容18-22
• 1.4.1 研究目標(biāo)18-19
• 1.4.2 研究內(nèi)容19-22
• 第2章 永磁同步電機的控制22-44
• 2.1 永磁同步電機的外特性22-23
• 2.2 永磁同步電機坐標(biāo)變換23-27
• 2.2.1 Clarke變換23-25
• 2.2.2 Park變換25-27
• 2.3 永磁同步電機狀態(tài)方程與控制策略27-30
• 2.3.1 狀態(tài)方程27-28
• 2.3.2 定子電流控制策略28-30
• 2.4 永磁同步電機的控制特性30-35
• 2.4.1 永磁同步電機的小信號方程30-31
• 2.4.2 傳遞函數(shù)與頻率響應(yīng)31-35
• 2.4.3 時間響應(yīng)35
• 2.5 SVPWM控制算法35-41
• 2.6 本章小結(jié)41-44
• 第3章 永磁同步電機電流解耦控制方法44-66
• 3.1 解耦控制介紹46-50
• 3.1.1 充要可解條件47-48
• 3.1.2 理論解耦48
• 3.1.3 簡化解耦48-49
• 3.1.4 逆解耦49-50
• 3.2 永磁同步電機電流耦合分析50-55
• 3.2.1 電機電流耦合現(xiàn)象50-52
• 3.2.2 電機電壓頻域分析52-55
• 3.3 永磁同步電機解耦控制55-62
• 3.3.1 前饋解耦控制方法55-56
• 3.3.2 反饋解耦控制方法56-57
• 3.3.3 對角矩陣解耦控制方法57-62
• 3.3.3.1 對角矩陣解耦控制介紹57-58
• 3.3.3.2 永磁同步電機解耦器矩陣58-62
• 3.4 仿真驗證與分析62-65
• 3.5 本章小結(jié)65-66
• 第4章 插電式混合動力汽車動力性分析66-102
• 4.1 各模式特性與動力系統(tǒng)建立66-86
• 4.1.1 發(fā)動機與電機理論模型67-68
• 4.1.1.1 發(fā)動機模型67-68
• 4.1.1.2 電機模型68
• 4.1.2 整車不同模式下的響應(yīng)特性68-75
• 4.1.2.1 CD模式頻域分析68-69
• 4.1.2.2 CS模式（未轉(zhuǎn)矩補償）頻域分析69-73
• 4.1.2.3 CS模式（轉(zhuǎn)矩補償）頻域分析73-75
• 4.1.3 發(fā)動機與電機的仿真模型75-81
• 4.1.3.1 發(fā)動機時間響應(yīng)模型75-79
• 4.1.3.2 電機時間響應(yīng)模型79-81
• 4.1.4 仿真與驗證81-86
• 4.2 模式切換過程中的動力分析86-100
• 4.2.1 汽車動力系統(tǒng)的動力學(xué)模型87-91
• 4.2.1.1 汽車動力系統(tǒng)轉(zhuǎn)矩傳遞87-89
• 4.2.1.2 離合器轉(zhuǎn)矩傳遞89-91
• 4.2.2 混合動力汽車動力系統(tǒng)頻域分析91-97
• 4.2.2.1 整車受力分析91-92
• 4.2.2.2 無協(xié)調(diào)控制時系統(tǒng)頻域分析92-94
• 4.2.2.3 有協(xié)調(diào)控制時系統(tǒng)頻域分析94-97
• 4.2.3 模式切換過程中狀態(tài)曲線分析97-100
• 4.3 本章總結(jié)100-102
• 第5章 全文總結(jié)102-104
• 參考文獻104-110
• 作者簡介及在學(xué)期間所取得的科研成果110-111
• 致謝111

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