基于Trans-Z源逆变器的电动汽车电机驱动系统研究

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电动汽车是新能源汽车的主力军,主导着全球汽车行业的发展方向。电动机是电动汽车的动力源,其输出特性受电池电压的影响。电池通过逆变器给电机供电,传统供电方式不具备升压功能,尤其在汽车起动、急加速或电池储能不足的情况下,电池会产生较大的电压降落,造成电动机输出特性变差,影响汽车的动力性能。针对这一问题,本文基于Trans-Z源网络设计具有升/降压功能的逆变器,主要研究内容如下。首先,论文从Trans-Z源逆变器的拓扑结构出发,分析了其工作原理,建立了小信号数学模型。针对传统空间矢量脉宽调制方法(SVPWM)产生纹波电流较大的问题,提出了一种改进型的SVPWM控制策略,实现了良好的电源逆变电压输出特性。其次,分析了目前电动汽车供电驱动系统的问题,讨论了电池组直流电压跌落影响电机的机械特性的相关问题。并采用模糊自适应PID控制算法,实现了对Trans-Z源逆变器的闭环控制,增强了 Trans-Z源逆变器的实时调节能力。最后,依据电感纹波电流和电容纹波电压给出了 Trans-Z源网络电容和电感参数的设计方法,保证了参数选择的合理性;在Simulink的仿真环境下,建立了改进型SVPWM控制策略的实现模型,并依据网络参数搭建了小功率的三相逆变器,验证了 SVPWM控制策略的可行性;同时,建立了 Trans-Z源逆变器闭环控制模型,通过模拟电动汽车供电系统在输入电压突然下降时,整个系统出现的自调节变化过程,验证了闭环控制的有效性。通过仿真及实验,验证了本文的Trans-Z源逆变器闭环控制系统在电动汽车供电系统中的可行性及有效性。
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