车用混合励磁同步电机建模及控制策略研究

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在新能源汽车领域中,混合励磁同步电机作为一种新型驱动电机,综合了永磁同步电机效率高和电励磁同步电机气隙磁通可调的优点,很好地解决了永磁同步电机调磁困难的问题。因此,本文以一种非对称交错混合励磁同步电机为研究对象,对其控制技术进行了深入研究。首先,为降低其本体数学模型建模难度,本文忽略一些如温度、高次谐波、磁性材料饱和等非线性因素对电机的影响,简化了数学模型,在两相旋转dq坐标系下完成了数学模型的建立。然后,根据矢量控制和分区控制策略,建立了混合励磁同步电机矢量控制系统,并对其进行了高低速控制策略的研究。在混合励磁同步电机低速运行工况下,为提高系统的低速带载和抗干扰能力,本文设计了滑模速度控制器,但滑模控制存在固有抖振现象会影响系统稳定性。为解决此问题,提出了基于负载转矩滑模观测器的低速电流控制策略。该策略是将负载转矩滑模观测器观测的转矩值作为q轴电流前馈补偿,并将其与永磁转矩差值的变化率作为励磁电流给定输入;在混合励磁同步电机高速运行工况下,本文设计了模糊PI速度控制器,并提出了基于电压反馈的高速电流控制策略,拓宽了电机调速范围;经Matlab/Simulink仿真,验证了高低速控制策略的可行性。最后,选用了由NI公司的实时仿真器和以DSP28335为核心的实际控制器构成的硬件在环仿真测试系统,对本文控制策略的部分功能进行进一步仿真测试,以验证本文控制策略的有效性。实验结果表明,本文提出的低高速控制策略实现了混合励磁同步电机平滑调速,并提高了混合励磁同步电机的抗扰动能力,具有良好的静、动态性能,满足了其运行在不同工况下的要求。
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