基于滑模控制的永磁同步电机直接转矩控制系统的研究.doc

摘要：随着全球经济发展的脚步猛速向前，人们更重视生活的感受，也更喜欢选用汽车出门。虽然驾车出行既便捷又舒服，还提高了人们的生活效率，但同时也加剧了能源的消耗和环境的污染。因此，如何减少汽车尾气造成的污染并且提高能源的利用率，是全球人类长期努力的目标。所以发展具有节能作用的电动汽车是实现汽车行业节能减排的重要途径之一。

在电动汽车中，电机控制及其驱动系统是最重要的部分，而永磁同步电机直接转矩控制系统因其结构简单、效率高、转矩响应快、易实现等优点被广泛应用于电动汽车上，但是传统直接转矩控制中存在着转矩、磁链脉动较大等缺点，针对上述问题，本文引入了滑模控制来对永磁同步电机直接转矩控制系统做进一步的改进研究。

本文首先介绍了永磁同步电机的发展状况、结构特点及其在电动汽车调速系统上的应用，接着对其驱动系统即直接转矩控制系统的控制原理进行了剖析，建立起数学模型。然后在中建立其仿真系统，通过对仿真结果的分析，针对其出现的磁链、转矩脉动大等问题，引入滑模变结构控制来替换原系统中的PI控制打造成一个更稳健的系统，使其对故障的抵抗力更强，以期获得良好的稳定性、快速的转矩响应。最后，对仿真结果做出进一步分析，对于新出现的滑模抖振问题进行更深入的研究。

关键词：电动汽车；永磁同步电机；直接转矩控制；滑模控制

目 录

摘 要

ABSTRACT

第一章 绪  论-1

1.1课题研究的背景与意义-1

1.2国内外永磁同步电机在电动汽车中的应用现状-1

1.3永磁同步电机的发展及其特点-3

1.3.1 永磁同步电机的发展状况-3

1.3.2 永磁同步电机的结构-4

1.3.3 永磁同步电机调速系统的发展-4

1.4直接转矩控制技术的发展概况-4

1.4.1 直接转矩控制的研究现状-4

1.4.2 直接转矩控制的发展趋势-5

1.5滑模控制的研究现状及其应用-5

1.5.1 滑模控制的研究现状-6

1.5.2 滑模控制在永磁同步电机中的应用-6

1.5.3 滑模抖振问题的分析与研究-6

1.6本文主要内容-7

第二章 永磁同步电机直接转矩控制系统的研究-8

2.1永磁同步电机的工作原理-8

2.2永磁同步电机的数学模型-8

2.2.1 坐标系的转换-8

2.2.2 旋转坐标系下的电机数学模型-10

2.3永磁同步电机直接转矩控制的基本原理-12

2.3.1永磁同步电机直接转矩控制的基本控制思想-12

2.3.2 永磁同步电机直接转矩控制系统的原理-12

2.3.3磁链的估算-13

2.3.4 转矩的估算-13

2.4电压空间矢量-14

2.5直接转矩控制存在的问题-17

第三章 基于滑模控制的永磁同步电机直接转矩控制系统研究-18

3.1滑模控制的理论基础-18

3.2滑模速度控制器的设计-19

3.3指数趋近率的稳定性验证-20

第四章 永磁同步电机直接转矩控制的建模与仿真-21

4.1磁链模块-21

4.2转矩模块-21

4.3磁链与转矩滞环比较模块-22

4.4区间判断-22

4.5脉冲信号产生模块-23

第五章 基于滑模控制的永磁同步电机直接转矩控制的仿真优化-25

5.1滑模控制替换PI控制的结构设计-25

5.2仿真结果分析-25

5.2.1坐标转换下的电流波形-25

5.2.2滑模控制与传统的PI控制的仿真结果对比分析-26

第六章 总结与展望-30

6.1全文总结-30

6.2工作展望-30

参考文献-32

致谢-34