纯电动汽车异步电机毕业设计

本科毕业设计

（2015届）

纯电动汽车驱动控制系统的

题 目 学 院 专 业 班 级 学 号 学生姓名 指导教师 完成日期

仿真模型开发 信息工程学院 电气工程及其自动化

11093113 11931322 章炳杨 赵晓丹 2015年6月

杭州电子科技大学信息工程学院本科毕业论文

诚 信 承 诺

我谨在此承诺：本人所写的毕业论文《浮法玻璃熔窑系统数据分析与模型辨识》均系本人独立完成，没有抄袭行为，凡涉及其他作者的观点和材料，均作了注释，若有不实，后果由本人承担。

承诺人（签名）：

年 月 日

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杭州电子科技大学信息工程学院本科毕业论文

摘要

当前，各国政府大力推进纯电动汽车的研究与开发。随着纯电动汽车的大力发展，如何对高性能纯电动汽车快速高效的开发成为了新的课题。高性能纯电动汽车的研发，关键在于蓄电池技术、电机及其控制技术、电动汽车整车技术以及能量管理技术等多项电动汽车关键技术的发展。电机是电气驱动系统的核心, 电机的性能、效率及其控制技术直接影响电动汽车的性能。

因此，本论文以纯电动汽车为对象，利用仿真分析方法，对控制纯电动汽车驱动电机系统的增量式PID控制算法相关理论与方法进行研究。本文通过对驱动电机进行比较研究，为在满足设计目标的条件下驱动电机的合理选型和参数的合理选择与匹配提供了依据；对驱动电机的数学模型进行分析，给出其转矩和运动方程、电压方程、磁链方程，以及不同坐标系下三相异步电动机数学模型。在此基础上，基于仿真软件 MATLAB/Simulink，建立纯电动汽车异步电机控制系统的仿真模型，探讨该算法对三相异步电机控制的影响。

关键词：纯电动汽车；三相异步电机；PID控制算法；建模仿真

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ABSTRACT

At present, the governments vigorously promote the research and development of pure electric vehicles. With the development of pure electric vehicles, how to develop the high performance of pure electric vehicles quickly and efficiently has became a new subject. Research and development of high performance of pure electric vehicle, the key lies in the development of battery technology, motor and its control technology, electric car vehicle technology and energy management technology. The motor is the core of electric drive system, performance, efficiency of the motor and its control technology directly affect the electric vehicle.

Therefore, the pure electric vehicle as the object, by using the method of simulation analysis and the control of pure electric vehicles drive motor system of the incremental PID control algorithm theory and method to study. Through a comparative study of the drive motor for reasonable selection of drive motor to meet the design goals of the reasonable selection and parameter and matching provides a basis; the driving motor mathematical model analysis, gives the torque and motion equations, voltage equation, flux equation, and different coordinate system three-phase asynchronous motor mathematical model. On this basis, based on MATLAB/Simulink simulation software, the establishment of pure electric vehicle induction motor control system simulation model and discuss the algorithm of three-phase asynchronous motor control effect.

Keyword: Pure electric vehicle; three-phase asynchronous motor; PID control algorithm; Modeling and simulation

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目 录

第一章 绪论 .......................................................... 1

1.1 本课题主要研究的目的、意义 ................................... 1 1.2 本课题主要研究的背景 ......................................... 2

1.2.1 电动汽车的发展概况 ...................................... 2 1.2.2 纯电动汽车驱动控制系统研究 ................................ 3 1.3 驱动控制系统的工作原理及存在的问题 .......................... 4 1.4 纯电动汽车电机驱动系统的种类与比较 ........................... 5 1.5文研究的主要内容 .............................................. 6 第二章 纯电动汽车驱动电机模型的建立 .................................. 8

2.1 异步电机的物理模型 ........................................... 8 2.2 异步电机的数学模型. ......................................... 10

2.2.1转矩方程 ............................................... 10 2.2.2运动方程 ............................................... 10 2.2.3电压方程 ............................................... 11 2.2.4电动机的磁链方程 ....................................... 12

第三章 PID控制原理 ................................................. 15

3.1常规PID控制 ................................................. 15 3.2增量式 PID 设计 .............................................. 15 3.3 增量式PID控制在三相异步电机中的改进 ........................ 16

3.3.1积分环节的改进 ......................................... 16 3.3.2微分环节改进 ........................................... 17

第四章 纯电动汽车用交流异步电机矢量控制方法及仿真 ................... 18

4.1 MATLAB2013b软件介绍 ...................................... 18 4.2矢量控制原理和异步电机控制模型 ............................... 19 4.3参数设置 ..................................................... 21 4.4仿真结果分析 ................................................. 22 4.5结论 ......................................................... 22 第五章全文总结与展望 ................................................ 25

5.1总结 ......................................................... 25 5.2展望 ......................................................... 25 致谢 ................................................................ 26 参考文献 ............................................................ 27

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