永磁无刷直流电机回馈制动控制技术

在当今环境保护与能源危机的双重压力下，零污染、低能耗的电动汽车已受到世界各国的高度重视，致使电动汽车技术在近年来取得了突破性的进展。但是，由于电池技术在短时间内无法取得革命性地进步，因此如何提高续驶里程成为了电动汽车发展的首要任务。在这种背景下，电动汽车用电机控制技术成为了提高电动汽车性能的关键因素。为了高效地利用有限的电动汽车能量，本文对永磁无刷直流电机的回馈制动技术进行深入地探讨分析。 本文首先介绍电动汽车及其专用电机的发展现状，并阐述回馈制动技术的研究意义。简要介绍永磁无刷直流电机基本结构及其工作原理，建立永磁无刷直流电机的数学模型。以此为基础，在MATLAB/Simulink平台上建立了永磁无刷直流电机调速系统数值仿真模型，并进行仿真分析。仿真结果表明该系统具有良好的调速性能。 然后，介绍回馈制动的基本原理，比较分析了半桥调制和全桥调制两种不同调制方式下回馈制动过程的电路状态。在此基础上进一步分析一个PWM周期内的回馈制动电流、占空比、反电动势等参数间的关系。比较与分析了不同回馈制动控制策略的优缺点，最后确定采用恒转矩控制策略作为本文的控制策略。 为实现恒转矩控制目标，本文基于模糊控制理论设计了模糊控制器，并以此为核心建立了永磁无刷直流电机回馈制动系统的数值仿真模型。仿真结果分析表明，本文采用的控制策略及模糊控制器能够使控制系统达到较好地制动效果和能量回馈效果。 为使本文提出的永磁无刷直流电机回馈控制算法得到验证，设计了永磁无刷直流电机试验台，并详细介绍了主要部件的功能与选择原则。经过对试验台机械部件的设计、建模以及加工之后，安装了试验台的机械结构部分，为下一步进行电机控制试验建立了基础。