电动汽车永磁同步电机再生制动模糊控制策略研究

作     者：郭大鹏 

作者单位：盐城工学院 

学位级别：硕士

导师姓名：吕红明

授予年度：2024年

学科分类：08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 

主      题：永磁同步电动机 矢量控制 电动汽车 再生制动 模糊控制 

摘      要：纯电动汽车凭借其高效的能源利用率等优点,已成为行业研究的热点。然而,续航里程的有限性仍然是其普及过程中面临的挑战。为了提升纯电动汽车的续航能力,本文从电机与整车两方面进行探究,研究永磁同步电机的精确、平稳控制技术,以及整车制动力的合理分配策略。主要研究工作如下: 首先,对永磁同步电机的结构进行剖析,分析其内部构造和工作原理,并基于其物理特性建立数学模型。为深入探究电机的驱动控制策略,进一步分析了永磁同步电机的矢量控制原理,并推导了空间矢量脉宽调制技术(SVPWM)的实现过程。在此基础上,构建了一个双闭环控制系统模型,旨在实现对电机转速和电流的精确控制。随后,为了验证所搭建控制系统的有效性,进行仿真实验。 其次,分析永磁同步电机在制动状态下的相关特性,在此基础上对永磁同步电机的回馈制动系统进行介绍和分析,在永磁同步电机的双闭环控制方法的基础上,引入模糊逻辑,设计模糊PI控制器,采用SVPWM矢量控制和模糊PI相结合的方法对永磁同步电机的回馈制动进行控制,验证电机控制性能及能量回馈效果。 然后,基于汽车动力学理论,对传统的前后轴制动力分配策略的优缺点进行了分析,并提出了一种前后轴制动力分配方法。为对能量回收效果进行优化,提出一种改进的再生制动控制策略,进而完成汽车制动过程中驱动轴上电机制动力矩与机械摩擦制动力的分配,确定了整车层的控制策略,并在MATLAB/Simulink软件中建立相应模型,为联合仿真实验奠定基础。 最后,基于车辆动力学相关理论,通过完成关键部件的配置,在Cruise仿真软件中完成整车模型的搭建。将设计的再生制动控制策略模型与Cruise软件中搭建的整车模型进行联合仿真,仿真结果表明,在新欧洲道路循环工况(New European Driving Cycle,NEDC)、美国城市测试循环工况(Federal Test Procedure,FTP75)工况下,本文所设计的纯电动汽车再生制动模糊控制策略与Cruise自带的策略相比,能量回收效率分别提高了2%和6%。