论文部分内容阅读
新能源交通工具近年来已逐步发展成为交通系统中重要组成部分，而永磁同步电机拥有高可靠性、高功率密度和较宽的高效率运行区段，非常适合作为电动车动力输出单元。本文依托永磁同步电机转子磁场定向控制(Field Oriented Control,FOC)，对基于自适应自动变速器(Adaptive Automatic Transmission,AAT)的电动车永磁同步电机驱动控制系统进行优化研究，满足低成本、高性能、适用范围广、舒适性强等设计需求。 文章主要针对系统设计过程中存在的相关难点问题进行逐一研究分析：在低成本的硬件设计框架中，如何实现精确的电流采样；如何对由低成本磁编码器带来的多极电机转子位置获取延迟等系统延时进行补偿；通过结合AAT换挡机制，在保证扩大力矩输出范围的同时，保持与轮毂电机一致的骑行舒适性。 本文针对以上系统设计难点，给出相应的优化控制策略：首先在基于金属氧化物半导体(Metallic Oxide Semiconductor,MOS)场效应晶体管内阻电流采样的电路拓扑结构下，对系统中存在的物理限制条件进行分析，提出最小脉宽宽度调制(Pulse-Width Modulation,PWM)脉冲电流换相采样策略，尽可能在精确电流采样的前提下，提升母线电压利用率；然后针对系统延时环节对系统稳定性、动态特性带来的影响，提出基于电流预测控制的二自由度磁场定向补偿策略，对系统延时进行实时补偿，提升多极电机的解耦控制性能，实现准确磁场定向控制；最后针对AAT电动车机械结构及换挡特性，提出速度环优化控制策略，结合非线性曲线发生器，改善AAT电动车齿轮碰撞问题,并采用积分状态预测去饱和速度环控制器，结合扰动观测器(Disturbance Observer-Based，DOB)进行力矩补偿，提升骑行过程中的动态响应，提高整车全力矩输出范围内的骑行舒适度。文章最后以一系列实验验证前文理论分析，并进行全文工作总结及展望。