硕士论文-驱动工况下基于最佳效率的电力驱动系统控制研究

重庆大学硕士学位论文驱动工况下基于最佳效率的电力驱动系统控制研究姓名：税江申请学位级别：硕士专业：车辆工程指导教师：胡建军20070430驱动工况下基于最佳效率的电力驱动系统控制研究作者：税江学位授予单位：重庆大学相似文献(10条)1.期刊论文孙玉坤.张好明.SunYukun.ZhangHaoming新型混合动力汽车全数字电力驱动系统的研究-中国工程科学2009,11(4)混合动力汽车电机要求高效、高功率密度、低脉动转矩,普通电机显示出了其局限性;Halbach电机是一种新型永磁电机:独特的永磁体结构使其磁极磁场呈单边且正弦分布,在增加气隙磁通密度、削弱转子轭部磁通密度的同时,又可减少磁场谐波,这有利于提高电机的功率密度和效率、减小电机的体积和脉动转矩;基于MATLAB的Hallbach电机设计软件和基于ANSYS有限元分析软件极大地减少了样机设计时间;针对Halbach电机特点设计了基于DSP2407A混合动力汽车全数字电力驱动系统,实验结果证明Halbach电机在混合动力系统中有较大的优越性.2.学位论文陈鹏新型混合动力汽车双转子电机控制系统的设计2007随着全球石油资源的紧张和大气污染的日益严重，混合动力汽车受到越来越广泛的关注。混合动力电动汽车(HybridElectricVehicle，简称HEV)是在一辆汽车上同时配各电力驱动系统和辅助动力单元(APU)的汽车。与电动汽车和燃油汽车相比，混合动力电动汽车具有高的燃油经济性、高性能和低排放的优势。混合动力汽车要进入实用化，需要合理解决机电耦合传动模式等问题。因此，建立一种高效能电机驱动系统，并采用一种有效的控制方法，是解决混合动力电动汽车技术革新的一项关键内容。本课题提出了一种新型的双转子电机结构应用于混合动力汽车驱动系统中，并设计了其控制系统。其具有结构简单、运行可靠、功率分配比合理等特点，理论上解决了传统混合动力电动汽车中两个级联电机的复杂结构和功率不均衡的问题。本文主要进行双转子电机控制系统的设计。首先，推导出了双转子电机的数学模型，提出了其转子磁场定向的控制策略，并利用MatLab/SimuLink/S-Function进行数字仿真验证电机模型及控制方案的正确性。另外，设计了双转子电机逆变变频控制器硬件电路及其软件控制系统。其中，硬件电路包括主功率电路、DSP最小系统电路、控制采样电路、开关电源电路以及显示电路等，控制系统以TMS320LF2407型号DSP为控制核心，提出了一种转子磁场定向控制策略，仿真实现了电机各种运行状态的控制。最终验证了双转子电机结构在混合动力汽车驱动系统中应用是可行的。3.期刊论文李季.苏亦白.LiJi.SuYibai混合动力汽车中的电力驱动过程简析-农业工程学报2008,24(4)该文在概略说明了为什么要发展混合动力汽车并介绍了混合动力汽车的3种主要类型后,对其电力驱动系统的组成和运行状态进行了分析,包括启动、轻载和满载运行以及刹车制动等工况.重点分析了电力驱动系统中,随着给定电压的变化(由高到低),电动机从电动状态进入再生制动状态的详尽物理过程,指出在这一过程中电机电感所起的关键作用,可加深对电动机工作过程的理解.4.学位论文薛峰混合动力轿车用行星齿轮动力分配装置及整车仿真研究2005能源问题日趋紧张，环境问题日趋恶化，导致传统汽车向清洁型发展。混合动力汽车综合传统内燃机汽车和电动汽车的优点，成为目前业内开发的热点。混合动力汽车同时具有内燃机驱动和电力驱动系统，在不降低常规汽车性能的前提下，逐步实现低油耗和低排放的目标。本文从理论上分析差动行星齿轮作为动力分配装置的一种新型混合动力汽车，并建模仿真分析其结果。本文分析方法的结构安排对于混合动力汽车先期的开发具有一定的参考意义。对混合动力汽车动力系统总体方案作出了分析和比较，并且根据实际情况确定最终方案。对方案中的核心部件——差动行星齿轮动力分配装置进行详细的计算分析，从其二自由度的特性出发，分析三个基本构件之间的不同转速关系，由此产生的功率和转矩关系，在此基础上定量计算动力部件同行星齿轮系统中三个构件的六种不同连接关系，确定其作为动力分配装置的最佳型式。还以结构图的形式给出了行星齿轮可能作为动力传输装置的不同类型。从数学的角度确定了分析计算行星排特征参数p的一般方法。确定其作为动力部件传输效率的经验公式。根据设计要求和对各个动力部件性能特征的分析，分别对发动机、电动机、发电机和蓄电池进行了选型，并根据其不同的特性曲线在MATLAB/SIMULINK分别进行建模。基于差动行星齿轮的混合动力汽车具有多种运行模式，分析其相应的控制策略。在此基础上，通过综合建模对整车进行性能仿真，并对比分析其动力性、燃油经济性、制动能的回收状况以及对尾气排放作出变通分析。最后，关于进一步工作的方向进行了简要的讨论。5.期刊论文王应海.李正明.WANGYing-hai.LIZheng-ming混合动力汽车用新型Halbach永磁同步电机设计-微电机2009,42(11)为降低尾气排放,减少环境污染,解决能源过度消耗问题,采用电机和发动机混合驱动汽车是较好的选择之一.电力驱动系统是混合动力电动汽车的关键部件.针对基于混合动力电动汽车用Halbach永磁同步电机矢量控制与直接转矩控制策略进行了试验研究,结果表明基于矢量控制策略的电力驱动系统对提高电动汽车的性能具有更好的效果.6.学位论文张好明PHEV复合电源及Halbach永磁同步电机驱动技术的研究2009汽车的发展时刻面临着环保和节能两大主题。世界各国政府都在探索新途径，一方面控制汽车污染物的排放，另一方面推进各种汽车清洁节能技术的开发和应用。并联混合动力电动汽车由于具有结构简单、低排放甚至零排放、低噪声和节能等优点，成为当今汽车研究和开发热点之一。蓄电池管理技术、再生制动、电机本体及其驱动是并联混合动力电动汽车发展的关键技术，本文针对这些关键技术进行了研究。首先，分析了各种动力型电池的优缺点，然后确定了以锂离子电池为主的储能系统。通过对汽车行驶功率需求的建模，确定了基于混合动力电动汽车的锂离子电池能源系统参数，并对基于R5421锂离子电池充放电回路的保护进行了深入研究。为了保护低压附近工作时的场管，提出了基于CD4011锂离子电池下限自锁电路；为了消除锂离子电池充放电后电压参差不齐的现象，提高系统性能，提出了基于R5421、TL431和“飞渡电容”锂离子电池均衡电路。较准确、可靠地获得电池SOC是并联混合动力电动汽车能量管理系统中最基本和最首要的任务，因为SOC值直接反映了电池所处的状态，是混合动力电动汽车整车控制策略的重要参数之一。它是决定混合动力电动汽车的功率在发动机和电动机之间如何进行有效分配的依据之一，也是优化混合动力电动汽车能量管理系统，提高混合动力电动汽车车载电池使用效率，降低整车蓄电池成本的关键。论文分析了传统SOC预测方法以及其弊病，提出了基于模糊理论的锂离子电池SOC预测方法，在Matlab仿真环境下对锂离子电池的SOC模糊预测进行了仿真，与实验结果吻合；针对混合动力电动汽车的特殊需要，设计了基于TMS320LF2407A锂离子电池智能管理系统，并对此智能系统进行了试验研究。其次，对制约并联混合动力电动汽车一次充电电动行驶里程因素进行了研究。虽然蓄电池功率密度较低影响了其电动路程，但是城市运行工况下频繁刹车以及下坡刹车能量没有回收也是导致其里程较短的一个非常重要的原因。汽车的能量有30％被用于刹车，因此，合理利用电制动，不仅为混合动力电动汽车提供辅助制动功能，提高混合动力电动汽车整车制动性能，而且还能够通过回收制动能量来节约能源，延长混合动力电动汽车的一次充电续驶里程，所以在现有的情况下对混合动力汽车再生制动的研究是一项非常有意义的工作。论文针对超级电容和蓄电池的各自优点，提出了复合电源储能再生制动系统，并通过Matlab/simulink对复合电源的再生制动系统进行了仿真，根据复合制动系统回收能量确定了超级电容的参数，针对多超级电容系统进行了均衡设计。基于复合电源的并联混合动力汽车控制策略需要解决的主要问题就是如何实现需求转矩在发动机和电机之间的最优分配，针对逻辑门限控制的缺点，论文提出了基于模糊理论的控制策略，然后在ADVISOR仿真软件的帮助下对此控制策略进行了分析，结果表明基于模糊控制策略的混合动力电动汽车的性能远远优于基于逻辑门限控制策略的混合动力电动汽车的性能。接着，对应用于混合动力电动汽车双向DC/DC变换器进行了研究。通过对几种常用非隔离双向DC/DC变换器的拓扑结构分析、比较，决定采用双向半桥变换器拓扑结构，并对双向半桥变换器的运行模式进行了详细分析，根据双向DC/DC变换器的设计要求，确定了双向半桥变换器的元器件参数，使用仿真软件Matlab/simulink建立了双向DC/DC变换器的仿真模型，仿真结果证明了理论分析和计算的正确性。在此基础上，讨论了双向DC/DC变换器在实际系统中的实现，主要包括硬件设计和软件设计两部分，并对双向DC/DC变换器进行了试验分析。最后，对混合动力电动汽车电力驱动系统进行了实验研究。针对混合动力电动汽车电机高速、高效、高功率密度、低脉动转矩的特殊要求，引入了新型永磁同步Halbach电动机。在对其基本原理及特性详细分析的基础上，参考普通永磁同步电动机设计参数，采用场路结合的方法，利用Matlab语言建立了Halbach永磁同步电动机的计算机辅助设计程序，并利用有限元分析软件ANSYS建立了其有限元分析模型。在普通永磁同步电动机DTC控制理论的基础上建立了Halbach永磁同步电动机的直接转矩控制模型。对基于混合动力电动汽车的Halbach永磁同步电动机电力驱动系统进行了软硬件设计，并对矢量控制和直接转矩控制两种控制方式进行了试验研究，结果表明基于直接转矩控制的Halbach永磁同步电动机在混合动力电动汽车中具有较好的应用价值和前景。7.期刊论文李季.苏亦白.LIJi.SUYi-bai混合动力汽车实现再生发电制动的新电路设计-拖拉机与农用运输车2008,35(6)提出混合动力汽车电力驱动系统的新电路设计,以价廉坚固的鼠笼电动机作驱动源,利用转差频率控制技术,配以Boost升压器,可以在较宽调速范围内,尽量回收汽车制动时的机械能,提升能源的利用率.本设计特别适合需要经常对汽车进行启动、制动的场合,例如城市公交汽车及农用货车等.8.学位论文胡庆波混合动力汽车驱动的电功率管理研究2007随着能源、环保等问题的日益突出，混合动力电动汽车已成为近年来发展迅速的一种新型汽车，是21世纪最具发展潜力的绿色清洁汽车。电力驱动系统作为混合动力汽车的核心部分，主要涉及到储能元件的功率变换、电机驱动等技术。本文针对混合动力车载电力驱动装置中的关键技术，从以下几个方面展开研究：车载储能单元技术经济性分析以及充电管理技术、双向大功率DC-DC变换电路及其软开关方案、电流型控制策略及其电路损耗分析、无刷直流电机驱动拓扑及其控制策略。1、本文首先列举了各种蓄电池以及超级电容器的工作特点。根据性能互补引入了混合储能的工作方式，并针对功率脉动型负载，分析了各种储能元件的容量配置方案。另外，结合具体应用实例，对蓄电池单独储能和混合储能方式进行了定量分析。同时，结合实际的充电电路，本文研究了正常充电情况下最小充电电势的确定方法。并根据混合动力系统充电管理技术的要求，提出了断续电流的数字控制策略和基于电量控制的快速充电方式。2、本文对三种具有双向升降压功能的电路进行了比较研究，主要从有源器件的电气应力以及无源元件的体积、电气应力等方面进行。另外，在常规ZCT软开关电路的基础上研究了两种改进型ZCT方案，减少了主管的电流应力。同时，针对数字控制下的电流采样问题，本文研究了一种改进型电流采样策略，并提出数控系统最高采样频率的概念。在研究了IGBT开关损耗与续流二极管的互相关系后，本文指出IGBT开关损耗与续流二极管开关特性存在互相制约，无法通过加快换流速度来降低开关损耗。并且针对恒频、变频控制，分别研究了两种控制策