纯电动汽车新型内置式永磁同步电机设计与控制研究

随着能源问题的日益突出,环境污染越来越严重,全社会都在提倡绿色环保清洁能源,汽车行业也在朝着节能和环保的理念发展,特别是纯电动汽车作为最清洁的能源汽车是我国新能源汽车发展的主要方向。驱动电机及其控制策略是纯电动汽车的核心部分,并且要满足电动汽车的高效率,宽调速范围以及高过载能力的要求。因此,本文设计了一款新型驱动电机以及相应的控制方法来实现纯电动汽车的这些高性能。本文通过纯电动汽车各种类型的驱动电机性能的比较与分析,最后选择了高性能的内置式永磁同步电动机,然后介绍其结构特点和工作原理。由于传统内置式永磁同步电机的气隙磁密没有表贴式波形好,表贴式气隙磁密波形接近正弦波,而传统内置式的气隙磁密波形接近方波,因此本文设计了一款新型内置式永磁同步电机,采用梯形磁密波来逼近正弦波的方法,既能保证电机具有表贴式的磁密正弦波形,又使电机具有内置式的弱磁扩速性能。通过运用有限元分析法和电磁仿真软件Ansoft maxwell,把新型内置式永磁同步电机和表贴式、传统内置式永磁同步电机性能方面比较,其结果表明新型内置式永磁同步电机具有气隙磁密好,转矩波动小,效率高以及具有更高的弱磁扩速能力等优点。为了满足纯电动汽车在恒功率区具有较宽的速度范围,本文采用了基于电压反馈的弱磁控制策略,对弱磁控制策略中的PI调节环、电流解耦环以及弱磁环进行设计。最后通过Matlab/simulink进行仿真,结果验证了控制方法的正确性。采用TI公司TMS320F2812芯片搭建电机数字控制实验平台,设计相关软件并给出相应流程图。完成了电机样机测试,测试结果表明电机满足设计要求。