【正文】 定的控制策略的合理性和正確性，由所指定的控制策略的運(yùn)行結(jié)果并通過結(jié)果的分析，可以改進(jìn)和優(yōu)化控制算法，獲得較好的控制結(jié)果。在 MT 軸系中，對轉(zhuǎn)子磁場進(jìn)行定向， ， 。iMTimt 電壓方程 ????????? ???????? iLRLRu tmTMrrfmmf ff mmsss stmTM pppp??式中 為定、轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速差， ， 、 分別為定子電壓在f sf??uMTM、T 上的分量，對于轉(zhuǎn)子為鼠籠式的電機(jī)，轉(zhuǎn)子電壓 。 電壓方程23 / 40????????? ?????? iLRLRu rsrrmmrr msmsrs pppp ???? ??__00 00對于轉(zhuǎn)子為鼠籠式的電機(jī)， 。n定義磁場儲(chǔ)存的能量 和磁共能 為：wff??????ididrsrsf00??根據(jù)機(jī)—電能量轉(zhuǎn)換原理，輸入電機(jī)的能量 為wemfe式中 ?rseddiw?? iLLrrsmsf 22 1co1???? ?wrssf?根據(jù)上述式子可以推導(dǎo)出電機(jī)轉(zhuǎn)矩 的表達(dá)式為：Te iLPiiPiLPT srmnsnrnrrsmne ??????????? ???該表達(dá)式可以作為不同磁場定向下的矢量控制的電磁轉(zhuǎn)矩方程。?r由上式自可知靜止坐標(biāo)下的磁鏈?zhǔn)噶糠匠虨椋?Lrmss?????imr式中 ，其中 、 為定、轉(zhuǎn)子電感， 、 為定、轉(zhuǎn)子Lmrs???srs?r漏感， 為電機(jī)的等效勵(lì)磁電感。19 / 40圖 三相感應(yīng)電機(jī)的物理模型由此可以得到由電壓、磁鏈、電磁轉(zhuǎn)矩、運(yùn)動(dòng)方程等組成的電機(jī)數(shù)學(xué)模型。所以異步電機(jī)是一個(gè)多變量、強(qiáng)耦合、非線性的高階系統(tǒng)。 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的神經(jīng)元結(jié)構(gòu)如圖（）所示，它的可任意逼近非線性模型特性十分適用于交流調(diào)速系統(tǒng)的控制。模糊控制在直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)中的應(yīng)用更普遍，由于直接轉(zhuǎn)矩控制定子磁鏈的檢測與定子電阻相關(guān)，當(dāng)?shù)退贂r(shí)定子電阻的變化對定子磁鏈影響較大，采用模糊辨識(shí)器可以實(shí)現(xiàn)對異步電機(jī)定子電阻的估算。Q 和 R 的選取原則是保證穩(wěn)態(tài)跟蹤和濾波收斂，通常可以選為單位矩陣，但是為了保證精度往往需要經(jīng)過調(diào)試進(jìn)行大量的試湊。EKF）算法。若將觀測模型作為可調(diào)系統(tǒng)模型，選擇合適的參考模型，根據(jù)模型參考自適應(yīng)控制可以實(shí)現(xiàn)定轉(zhuǎn)子電阻和轉(zhuǎn)速的在線辨識(shí)，為無速度傳感器控制的發(fā)展提供了思路。Lin等以電機(jī)模型為參考模型，設(shè)計(jì)磁通自適應(yīng)觀測器、速度自適應(yīng)觀測器和定子電流觀測器，定子電流觀測器起到了輔助設(shè)計(jì)電流自適應(yīng)控制器的作用。目前現(xiàn)代控制理論在交流調(diào)速控制系統(tǒng)中的應(yīng)用主要包括與矢量控制、直接轉(zhuǎn)矩控制結(jié)合，通過設(shè)計(jì)參數(shù)辨識(shí)器、觀測器和智能控制器來修正模型參數(shù)和提高系統(tǒng)魯棒性。微分幾何反饋線性化從純數(shù)學(xué)的角度出發(fā)，通過李導(dǎo)數(shù)來選擇狀態(tài)反饋，轉(zhuǎn)換后的系統(tǒng)變量無力意義不明確，但它在理論上比較容易理解，系統(tǒng)的解耦也容易實(shí)現(xiàn)。 反饋線性化解耦控制矢量控制和直接轉(zhuǎn)矩控制均需要維持磁鏈恒定，否則存在非線性耦合，反饋線性化解耦控制能夠在磁鏈變化的情況下實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速和磁鏈的精確動(dòng)態(tài)解耦。通過減小雙位式控制器的誤差限或者根據(jù)輸出動(dòng)態(tài)地改變誤差限，能夠在一定程度上減小轉(zhuǎn)矩脈動(dòng) ，但是同時(shí)需要較高的電壓矢量切換頻率。 定子磁鏈和電磁轉(zhuǎn)矩反饋模型13 / 40直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的核心問題是實(shí)現(xiàn)對定子磁鏈和電磁轉(zhuǎn)矩的直接控制。以滯后環(huán)節(jié)代替純積分項(xiàng)的改進(jìn)電壓模型以及電流模型和電壓模型的結(jié)合使用都可以提高磁鏈估算的準(zhǔn)確性。1,????? ????rsmrr rsmrr TiLTp （）???????????? ????????? ?? ??? .,22iLiRuLsrmsssmr srmsssmrdt???? ?????式中： 和 分別為靜止兩相坐標(biāo)系下轉(zhuǎn)子磁鏈的分量， 和 分別為定?r us??子電壓分量， 和 分別為定子電流分量， 為定子等效兩相繞組電感， 為s? s Rs定子繞組電阻， 為轉(zhuǎn)速。 矢量控制 矢量控制起源于 Blaschke 發(fā)表的關(guān)于感應(yīng)電機(jī)磁場定向控制的論文，后]9[來在感應(yīng)電機(jī)定子電壓坐標(biāo)變換控制理論的基礎(chǔ)上，經(jīng)過各國學(xué)者的廣泛研究形成了比較成熟的矢量控制理論。在轉(zhuǎn)速開環(huán)、恒壓頻比的基礎(chǔ)上進(jìn)行轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制，在穩(wěn)態(tài)情況下，當(dāng)限定電壓頻率突然增加時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)速來不及變化，因而轉(zhuǎn)差頻率增大，電磁轉(zhuǎn)矩增大，電機(jī)轉(zhuǎn)速上升，這就是轉(zhuǎn)速閉環(huán)、轉(zhuǎn)差頻率控制的控制原理。當(dāng)電磁轉(zhuǎn)矩一定時(shí)，轉(zhuǎn)差頻率不變，因此帶負(fù)載時(shí)的轉(zhuǎn)速降不變，可以通過改變定子電壓頻率來平滑地改變同步轉(zhuǎn)速，從而實(shí)現(xiàn)調(diào)速。 轉(zhuǎn)速開環(huán)、恒壓頻比控制 ][轉(zhuǎn)速開環(huán)、恒壓頻比控制的關(guān)鍵在于協(xié)調(diào)控制電壓和頻率，能在保證電壓頻率比 不變即氣隙磁通量不變的前提下，通過改變異步電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速?1/Us就能實(shí)現(xiàn)調(diào)速。其中僅變壓變頻調(diào)速就可以做到調(diào)速范圍寬、效率高、動(dòng)態(tài)性能好，因而得到了快速發(fā)展和廣泛應(yīng)用。kst一般籠型異步電機(jī)直接啟動(dòng)時(shí)，啟動(dòng)電流很大（ =4~7）而啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩并不k1大（ =~） 。s9 / 40圖 異步電機(jī)工作原理圖3 多種異步電機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制策略當(dāng)異步電機(jī)通電啟動(dòng)時(shí)，在 t=0 時(shí)刻，n=0，s=阻抗 Z ，流過它的穩(wěn)態(tài)電流為啟動(dòng)電流。由右手定責(zé)，該電流在 N 極下的方向?yàn)楱?；由于左手定則，該電流與氣隙磁場相互作用將產(chǎn)生一個(gè)與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向同方向的拖動(dòng)力矩。 異步電動(dòng)機(jī)的基本工作原理當(dāng)異步電機(jī)定子繞組接到三相電源上時(shí)，定子繞組中將流過三相對稱電流，氣隙中將建立基波旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢，從而產(chǎn)生基波旋轉(zhuǎn)磁場，其同步轉(zhuǎn)速取決于電網(wǎng)頻率和繞組的極對數(shù)，即 pf1s60n?這個(gè)基波旋轉(zhuǎn)磁場在短路的轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)電動(dòng)勢并在轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生相應(yīng)的電流，該電流與氣隙中的旋轉(zhuǎn)磁場相互作用而產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。轉(zhuǎn)軸其支撐轉(zhuǎn)子鐵芯和輸出機(jī)械轉(zhuǎn)矩的作用，轉(zhuǎn)子繞組的作用是感應(yīng)電動(dòng)勢，流過電流和產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。定子繞組是電機(jī)的電路，其作用是感應(yīng)電動(dòng)勢、流過電流。而電動(dòng)汽車用異步電動(dòng)機(jī)則采用三相異步電動(dòng)機(jī)。另外還研制出了 50kw 的汽車驅(qū)動(dòng)器。它是采用高磁能稀土永磁制成，無滑環(huán)和勵(lì)磁繞組一集無勵(lì)磁銅耗，效率和功率因數(shù)都高于異步電機(jī)。在最新研制出的電動(dòng)汽車中，美國通用公司的電動(dòng)汽車 Impact 采用前輪駕駛，每個(gè)輪子上裝有一臺(tái)、轉(zhuǎn)速為 6600r/min 的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，配以 MOSFET 型逆變器。從日本汽車公司開發(fā)電動(dòng)汽車的研究與實(shí)踐中我們得知，在驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車時(shí)，采用大功率電動(dòng)機(jī)與采用小功率電動(dòng)機(jī)相比，具有電阻小、效率高、比能耗低、動(dòng)力性能好等優(yōu)點(diǎn)。而電氣驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是電動(dòng)汽車的心臟，它主要由三大部分組成：電機(jī)、電力電子和控制技術(shù)。就目前國內(nèi)生產(chǎn)樣車工作情況來看,還達(dá)不到輕型化、低噪音的要求,甚至可靠性問題都未能解決,可靠性指標(biāo)不滿足5 / 40將直接妨礙電動(dòng)汽車的使用和普及。予計(jì)算由全世界汽車排除的 為 65 億標(biāo)準(zhǔn)炭噸，由 引起的大氣污染及地球溫暖化已經(jīng)對co2 co2人類的生活環(huán)境產(chǎn)生了深刻的影響。汽車的能源消費(fèi)占到了世界能源總消費(fèi)的四分之一 。自 20世紀(jì) 90 年代，針對愈加嚴(yán)重的環(huán)境污染問題，和對全球大氣溫室效應(yīng)的日益關(guān)切，歷史比內(nèi)燃機(jī)汽車更久遠(yuǎn)的電動(dòng)汽車再次成為研究和發(fā)展的熱點(diǎn)。 Control strategy。電機(jī)是電動(dòng)車的心臟，其控制技術(shù)的研究更是熱點(diǎn)，本文對電動(dòng)車用異步電機(jī)的工作原理和控制策略進(jìn)行了介紹，建立了異步電機(jī)的的數(shù)學(xué)模型，并采用MATLAB 對異步電機(jī)的仿真，在矢量控制策略下進(jìn)行啟動(dòng)階段仿真研究。本人授權(quán)省級(jí)優(yōu)秀學(xué)士學(xué)位論文評選機(jī)構(gòu)將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。分類號(hào) 密級(jí) U D C 編號(hào) 湖 北 文 理 學(xué) 院畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) （ 論 文 ）　論文（設(shè)計(jì)）題目　　電動(dòng)汽車用異步電機(jī)啟動(dòng)階段仿真研究　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　學(xué) 院　　　　　機(jī)械與汽車工程學(xué)院　　　　　　　　　專　　業(yè)　　　　　車輛工程（新能源）　　 　　　　　　班　　級(jí)　　　　　新能源 1111　　　　　 　　　　　　姓 名　　　　　　　劉 炎 　　　 　學(xué) 號(hào)　　　　 2022138230　　　 　　　　　　指導(dǎo)教師　　　　　　 馬 強(qiáng)　　　　　　　二○一五 年　五月湖北文理學(xué)院學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的學(xué)位論文是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的研究成果。學(xué)位論文作者簽名： 日期： 年 月 日學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保障、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向有關(guān)學(xué)位論文管理部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。（請?jiān)谝陨舷鄳?yīng)方框內(nèi)打“√” ）學(xué)位論文作者簽名： 日期： 年 月 日導(dǎo)師簽名： 日期： 年 月 日電動(dòng)汽車用異步電機(jī)啟動(dòng)階段仿真研究摘要： 21 世紀(jì)，隨著能源短缺，環(huán)境污染嚴(yán)重等問題的突出，越來越多的人關(guān)注致力于改變?nèi)祟惿罘绞降募夹g(shù)改進(jìn)和發(fā)明，電動(dòng)汽車的開發(fā)風(fēng)頭正勁。 The basic working principle。人類要實(shí)現(xiàn)與環(huán)境友好共存和經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，必須著手解決交通運(yùn)輸?shù)呐欧艈栴}，尋求低排放甚至零排放的，能夠有效利用能源的交通工具。電動(dòng)汽車作為 21 世紀(jì)的重要交通工具，以其相對于燃油汽車的效率高、環(huán)境污染低、可使用多種能源、噪音低等優(yōu)勢，越來越受到重視。然而，以汽車為主的運(yùn)輸部門因其急劇普及，伴隨著私家車的驟增，能源的消費(fèi)比其他部門大，占到能源總消費(fèi)的 25%。雖然在小范圍內(nèi)如車站、碼頭、倉庫等場所也使用了微型電動(dòng)汽車,但公路用的電動(dòng)汽車幾乎尚屬空白。發(fā)展電動(dòng)汽車以及其它代用燃料汽車不但是解決當(dāng)前和今后汽車工業(yè)發(fā)展方向和能源環(huán)境的重要問題,而且也是關(guān)系到中國經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的重大問題 電動(dòng)汽車是指以電能作為驅(qū)動(dòng)能源，以電動(dòng)機(jī)作為原動(dòng)機(jī)的車輛。2 車用異步電動(dòng)機(jī) 電動(dòng)汽車采用的電動(dòng)機(jī)中，直流電動(dòng)機(jī)基本上已經(jīng)被感應(yīng)電動(dòng)機(jī)、永磁電動(dòng)機(jī)或開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)所取代。 目前，大多數(shù)電動(dòng)汽車都采用感應(yīng)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。 永磁同步電動(dòng)機(jī)由于具有很高的能量密度，體積小、重量輕、效率高，在電動(dòng)汽車中也有很好的應(yīng)用前景。目前，英國研制的 Bedford 電瓶貨車，采用20kw 開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力源，在一般公路上成功運(yùn)行了 ，最高車7 / 40速可達(dá) 。異步電動(dòng)機(jī)定子相數(shù)有單相、三相兩類。定子鐵芯的作用是作為電機(jī)磁路的一部分和嵌放定子繞組。轉(zhuǎn)子鐵芯是電機(jī)磁路的一部分，一般由 硅鋼片沖制后疊壓而成。為了降低電機(jī)的空載電流和提高電機(jī)的功率，氣隙應(yīng)盡可能小，但氣隙太小又可能造成定、轉(zhuǎn)子在運(yùn)行過程中發(fā)生摩擦，因此異步電機(jī)氣隙長度常為定、轉(zhuǎn)子在運(yùn)行過程中不發(fā)生機(jī)械摩擦所允許的最小值。當(dāng) 0n n ，即 0s1 時(shí)，如圖（）所示，轉(zhuǎn)子中導(dǎo)體以與 n 相反的s方向切割旋轉(zhuǎn)磁場，導(dǎo)體中將產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢和