【摘 要】
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为落实国务院关于发展战略性新兴产业和加强节能减排工作的决策部署,加快培育和发展节能汽车与新能源汽车,既是有效缓解能源和环境压力,推动汽车产业可持续发展的紧迫任务,也是加快汽车产业转型升级、培育新的经济增长点和国际竞争优势的战略举措。电动汽车是新能源汽车的主要类型之一,而电驱动系统则是电动汽车核心部件之一。电动汽车电驱动系统是包括驱动电机、电机控制器、传动系统等部件的机电耦合非线性系统,机械、电磁激
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为落实国务院关于发展战略性新兴产业和加强节能减排工作的决策部署,加快培育和发展节能汽车与新能源汽车,既是有效缓解能源和环境压力,推动汽车产业可持续发展的紧迫任务,也是加快汽车产业转型升级、培育新的经济增长点和国际竞争优势的战略举措。电动汽车是新能源汽车的主要类型之一,而电驱动系统则是电动汽车核心部件之一。电动汽车电驱动系统是包括驱动电机、电机控制器、传动系统等部件的机电耦合非线性系统,机械、电磁激励作用导致电驱动系统产生机电耦合振动,严重影响系统可靠性与舒适性。因此开展电动汽车电驱动系统机电耦合振动机理及振动抑制控制策略研究具有理论意义及工程价值。本文主要研究内容如下:(1)考虑永磁同步电机动态特性及齿轮传动系统非线性时变啮合特性,建立包括永磁同步电机动态模型、齿轮传动系统动力学模型、控制系统模型的电动汽车电驱动系统机电耦合动力学模型。(2)考虑永磁同步电机因角度采样误差、逆变器死区等产生的时间谐波因素,分析稳态工况下永磁同步电机时间谐波对电机电磁转矩、齿轮传动系统啮合振动等的影响规律,揭示稳态工况下电驱动系统机电耦合振动特性。考虑路面冲击引起的外部载荷激励,研究冲击工况下电动汽车电驱动系统机电耦合动力学响应特性。(3)在稳态工况下电动汽车电驱动系统机电耦合动力学研究的基础上,针对永磁同步电机时间谐波产生的6n±1阶次谐波电流,提出基于谐波电流抑制的电动汽车电驱动系统机电耦合振动控制策略,通过在原含有谐波的电压中添加补偿电压的方式实现对定子电流产生5、7阶次谐波电流的有效抑制,降低永磁同步电机的电磁转矩及电机转速的脉动及齿轮传动系统机械振动,达到降低电驱动系统振动的目的。(4)在冲击工况电动汽车电驱动系统机电耦合动力学研究的基础上,提出基于电流补偿的减振控制策略。首先,以半轴两端转速差Δω作为控制器反馈信号,将Δω=0设置为控制目标值,建立一种基于PI电流补偿减振控制器,在冲击载荷仿真下验证该控制策略的有效性。针对PI控制器存在鲁棒性较差、自适应能力不足的特点,选取具有强适应性、鲁棒性、可操作性等优点的自抗扰控制器,建立基于自抗扰电流补偿的减振控制器,仿真分析在冲击工况下自抗扰电流补偿减振控制器的电动汽车电驱动系统的动态响应特性,并通过计算上述两种不同减振控制器的控制误差,可以实现冲击工况下对电动汽车电驱动系统机电耦合振动的有效抑制,验证基于自抗扰电流补偿的减振控制器的有效性。
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