基于电动汽车复合电源直流母线电压控制的PMSM-DTC系统研究

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针对电动汽车实际行驶过程中对动力电源有高比能量和高比功率的需求，根据蓄电池和超级电容的特点，建立了蓄电池和超级电容组成的复合电源系统。由于蓄电池和超级电容两种电源的特性存在较大差异，尤其是超级电容的输出特性很软，所以它们不能直接进行匹配，需要通过双向DC/DC变换器连接在直流母线上。由于受直流母线电压和逆变器输出电流的限制，永磁同步电机稳态运行时其定子电压和电流都要受到限制，从而影响了电机驱动系统在恒转矩工作时最大转速及输出转矩范围。然而，电动汽车需要电机能够工作在更高的转速范围内，这就要求电机能够在直流母线电压的限制下工作在恒功率区并平稳运行在基速以上。
　　首先，在介绍了坐标变换的原理及永磁同步电机在三种坐标系下的数学模型基础上，详细分析了传统直接转矩控制的基本原理。针对传统的基于开关表的直接转矩控制的缺点，研究了基于空间电压矢量调制法的永磁同步电机直接转矩控制系统。
　　其次，采用了蓄电池和超级电容通过双向半桥DC/DC变换器以并联的方式构成的复合电源，提供稳定的直流母线电压，减小直流母线电压波动对电机工作特性的影响。根据蓄电池高比能量和超级电容高比功率的特点，研究了以负载功率的变化速率为判断依据的功率分配方法。超级电容在电动汽车加减速期间能够提供或者吸收瞬时功率，减小了蓄电池的大电流充放电电流，从而有效抑制了负载变化对直流母线造成的冲击，实现了直流母线电压的稳定控制。
　　最后，为了提高在复合电源直流母线电压和逆变器容量的限制下电动汽车的行驶速度，根据直流母线电压的反馈来判断是否进入弱磁区域，在恒转矩区和恒功率区分别采用最大转矩电流比控制和弱磁控制，从而实现了永磁同步电机直接转矩控制的全速运行。

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作者
马超群;
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作者单位

兰州理工大学;

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授予单位兰州理工大学;
学科电力电子与电力传动
授予学位硕士
导师姓名王兴贵;
年度 2017
页码
总页数
原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类电动汽车;电压调整;
关键词
电动汽车; 复合电源; 直流母线电压; PMSM-DTC系统; 永磁同步电机;

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