电动汽车电机驱动系统仿真与设计

随着世界汽车产业的发展,石油短缺、气候变暖等问题日益严重,零排放无污染的电动汽车成为未来汽车工业发展的必然趋势。电机驱动系统是电动汽车的研究难点之一,开发控制精度更高和鲁棒性更好的电机驱动控制系统对提高电动汽车的整体性能有着至关重要的意义。本文以电动汽车电机驱动系统作为主要研究对象,将感应电动机作为其驱动电机,建立了无速度传感器的转子磁场定向矢量控制模型,并对SVPWM死区补偿、PID控制算法以及电机转子磁链观测进行了深入研究。对SVPWM死区效应进行了详细地分析,为减少电压波形畸变和电磁转矩脉动设计了一种合适的死区补偿方法,通过对不同频率下补偿前后的定子电流波形进行对比,验证了算法的有效性。对PID控制算法进行了研究,介绍了传统PID控制器的工作原理和优缺点,详细地分析了RBF神经网络的原理并应用到PID控制器中。在此基础上,本文引入基于数值优化的L-M(Levenb erg-Mar quardt)算法对RBF神经网络网络进行改进。搭建了RBF神经网络PID控制器的仿真模型,通过对转速的跟踪分析验证了算法的优越性。对转子磁链观测方法进行了研究,介绍了几种传统观测模型的原理和不足,详细地分析了自适应正交补偿观测器的工作原理并进行仿真实验验证,结果表明此观测器可有效抑制积分漂移、电压电流的测量噪声和电机参数的波动,得到的转子磁链值精度值较高。设计了纯电动汽车电机驱动系统平台并给出其拓扑结构图,以STM32F103ZET6为主控芯片完成了硬件平台的设计。针对电动汽车驱动平台的硬件组成和主要功能,介绍了其软件系统的工作原理和流程。最后通过结合电动汽车关键工况对所设计系统进行仿真验证,表明系统不仅能成功实现励磁电流和转矩电流的解耦,并能满足电动汽车关键工况下的性能要求,达到了设计预期的目的,为今后系统整体测试的研究提供了技术基础平台。