随着节能减排的国家战略发布,针对电动汽车的研究越来越受重视。永磁同步电机因其效率高,体积小,功率密度高等优点,广泛应用于电动汽车动力总成系统中,其中针对电机控制器的研究已成为当前的研究热点。本文在国家自然科学基金重点项目(U1564201)、江苏省杰出青年项目(BK20180046)支持下,主要展开了永磁同步电机模型预测控制、基于能量最优的多电机转矩分配控制、快速控制原型开发、半实物仿真平台开发等方面的研究。主要内容如下:1.阐述了永磁同步电机的结构分类和工作原理,推导了在不同坐标系下的电机数学模型;为了提高系统仿真的可信性,对角度位置传感器信号进行了模拟研究。在分析磁场定向控制策略的基础上,重点讨论了空间脉宽矢量调制技术在永磁同步电机控制领域的应用,为后续研究奠定基础。2.分析了模型预测控制在电机控制领域的应用,在磁场定向控制的基础上对电流控制算法进行了改进,研究了基于模型预测电流控制的永磁同步电机控制算法。结合电动汽车对电机转矩控制的特殊需求,提出了基于模型预测转矩控制的永磁同步电机控制方法,优化了模型预测转矩控制的成本函数,有效降低了转矩脉动并提高了电机的转矩响应。3.为了满足电动汽车宽调速范围内高效运行需求,提出了一种前轴中置电机驱动、后轴轮毂电机驱动的多电机系统,并研究其基于能量最优的转矩分配策略。该控制系统考虑了两种具有不同能量效率和力学特性的永磁电机的交错特性,实现了驱动系统的最优效率运行。搭建了该多电机驱动系统的整车仿真模型,在UDDS典型工况下,验证了所提方法的有效性。4.结合快速控制原型设备软件、硬件的功能与特点,构建了基于d SPACE的车用永磁同步电机快速控制原型开发平台,开发了相应的IGBT驱动硬件电路,设计了模块化的软件程序。该开发平台采用了“实时仿真板卡+功率电路”的架构,实现了控制流程的图形化管理,缩短了开发时间,保证了算法运行的实时性及准确性。5.在永磁同步电机快速控制原型平台的基础上,采用硬件在环系统对功率部件及传感器进行高精度模拟,构成半实物仿真平台,开发了硬件在环系统的软件模型,配置了硬件在环系统的硬件接口。在此基础上,利用实体电机台架与半实物仿真平台进行同工况对比试验研究,验证了基于半实物仿真平台的电机控制系统的准确性。