电动车辆双电机耦合控制算法研究

作     者：薛晨旭 

作者单位：广西科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：韩峻峰;林川

授予年度：2015年

学科分类：08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 0802[工学-机械工程] 0835[工学-软件工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

主      题：电动汽车 双电机耦合 直接转矩控制 模糊 功率平衡 

摘      要：随着世界能源紧缺,各国对石油资源的不断开采,导致石油产量的不均衡和价格飞涨,而且燃油汽车对石油资源的过分依赖,导致能源危机凸显。因而,推广使用电动汽车,是我国实现可持续发展的必然选择。目前,我国电动汽车以小负载为主,对于大载重量的电动汽车,使用双电机运行,电动汽车在启动时提速比较快,换挡比较顺畅;而单电机运行时,对电机性能要求过高,可能输出转矩不足,车辆在换挡时出现抖动,甚至带不动电动汽车。双电机电动车辆在泥泞以及湿滑的道路优势更明显。对于大载重量的电动汽车,由于车辆独立空间及电机性能的限制,使用双电机同轴耦合系统较为合适。在电动车辆双电机运行系统中,可以将两台电机转轴刚性联接,提供较大动力并保持转速同步;但由于两台电机出厂参数不可能完全一致,在电动车辆运行时,该系统容易导致两台电机输出转矩不一致,使一台电机过载。所以,研究电动车辆双电机同轴驱动系统的功率平衡问题,对电动机输出转矩一致,电动车辆安全可靠运行具有现实意义。分析双电机同轴耦合系统功率不平衡原因,通过公式推导,得出两台电机输出功率平衡条件。依据电动汽车实际参数,选配合适功率及转速等参数的电机,并通过MATLAB建立交流异步电机模型,建立双电机同轴耦合系统,进行系统仿真,演示功率不平衡现象。进而展开了两种数学算法研究:1.进行双电机同轴耦合系统功率追踪算法的研究,使用矢量控制原理,将从电机的定子电流模型从电机模型里解耦出来。将该问题简化为从电机定子电流追踪问题,分别使用模糊自整定控制和迭代算法分别进行仿真,并进行比较,迭代算法的线性程度更高;模糊自整定控制电流追踪时间为0.5s,迭代算法需要1s,模糊自整定的速度更快。功率追踪算法的研究为功率平衡模型的仿真提供了理论依据与模型基础。2.进行双电机同轴耦合系统功率平衡算法的研究,使用双电机主从控制,运用改进的直接转矩控制,建立了整个系统模型,并分别设计转速环PI控制器和模糊参数自整定PI控制器,根据电动汽车的运行工况,对该系统分别进行仿真,两台电机在1950rpm和1550rpm的转速运行过程、启动过程、转速变化过渡过程中,输出转矩均在0N.m上下波动,实现双电机耦合系统功率平衡。系统运行过程中,基于模糊参数自整定PI控制器的系统转速变化动态性能更好,体现了模糊参数自整定PID控制器的优点。