电动汽车驱动系统能量控制研究

电动汽车因其低污染、低噪声、不依赖传统能源等优点,越来越成为新型动力汽车的发展方向。本文以解决在复杂运行状况下电动汽车驱动系统的能量控制为目的,在电动汽车异步电动机驱动系统的基础上,通过分析异步电动机驱动系统的数学模型、蓄电池的充电模式和效率以及不同工况下电动汽车的运行状态,进而得出不同控制策略下异步电动机控制特性与逆变器直流母线侧状态的关系,最终确定驱动系统的能量控制目标。 通过在蓄电池和驱动系统之间加设双向DC/DC变换器来解决蓄电池端电压变化、系统驱动性能和再生制动能量回收效率三者之间的矛盾,结合电动汽车驱动系统自身的特点,确定双向DC/DC变换器的拓扑结构,并在此基础上提出了正向稳压、反向稳流的适用于电动汽车的驱动系统能量控制策略。 运用状态空间平均法建立了双向DC/DC变换器的统一数学模型,并具体分析了变换器在不同工作状态下的模型特性及工作过程,利用MATLAB软件对不同工况下,变换器由于蓄电池端电压和负载电流变化而造成的系统特性改变进行了分析。 分别建立电动Boost电压负反馈稳压模型和再生制动Buck电流负反馈稳流模型,对使用经典PID控制策略的系统进行分析后,提出使用先进变参数非线性PID控制策略,改进由于双向DC/DC变换器的强非线性和控制模型变化所带来的控制性能恶化的问题。 使用MATLAB/SIMULINK软件对电动汽车驱动系统能量控制双向DC/DC变换器进行了建模和抗扰性能分析,并同矢量控制策略下的异步电动机驱动模型相结合,对传统电动汽车控制系统和加设能量控制变换器装置的系统性能进行了对比分析,得出了双向DC/DC变换器对于逆变器直流侧电压和再生制动电流具有很好控制效果的结论,在此基础上,对采用经典PID控制策略和先进变参数非线性PID策略的能量控制系统的控制特性进行了对比,仿真结果说明了非线性PID控制策略的可行性和优越性。