Matlab电流补偿方法的新能源电动汽车控制器研究+电路图(2)
4.3 本章小结 38
5 系统调试及功能验证 39
5.1 测试平台介绍 39
5.2 实验结果及分析 39
5.3 本章小结 44
结论和展望 46
致谢 47
参考文献 48
附录 电动车控制器电路图 51
1 绪论
1.1 研究背景及意义
随着世界汽车保有量的日益增长，能源短缺以及环境污染问题愈发受到重视[1]。传统内燃机汽车使用的燃料均为一次能源，且其排放的尾气已成为目前最大的移动污染源。为缓解石油危机，降低温室气体排放，世界各国提出发展能够实现汽车能源动力系统电气化的新能源汽车，电动车则成为最主要的选择之一[2-7]。
受其他能源型材料制备难度和成本限制，纯电动汽车是当前新能源汽车的主要研究方向，而基于大功率电力电子元件的电动车控制器是纯电动车的核心部件，可实现电动车驱动电机的高效、安全运行[8]。然而驱动电机换相时，由于定子绕组电感的存在，绕组电流的上升速率和下降速率存在差异，从而导致总电流产生波动，进而导致转矩脉动[9]。电流和转矩的脉动可导致控制效率下降及耗电量增加，也会带来行驶噪音和抖动，从而影响电动车性能和行驶舒适度。
本课题将研究无刷直流电机基本结构、工作原理、数学模型、转矩脉动的产生原因和抑制措施，在此基础上进行无刷直流电机逐次比较限流控制策略和电流补偿方法仿真以验证本文所选控制策略的可行性，对电动车控制器进行软硬件设计，并实际制作原理样机，最终通过PWM电流补偿方法降低转矩脉动的影响，以达到提高电动车性能和控制效率的目的。
1.2 电动车发展现状
电动车是一个相对广泛的概念，它包括了蓄电池电动车、混合动力电动车和燃料电池电动车，目前各自处于不同的发展阶段，且各自存在不同的技术难题[2]。目前电动车亟待解决的问题有电机及其驱动控制系统、蓄电池及其它储能技术、燃料电池技术、多能源管理和整车控制[10]。
蓄电池电动车主要用于低速、短程的场合，其能源系统为蓄电池，不依赖于石油，能够实现零排放，但是其电池成本和车价较高，关键问题在于蓄电池及其管理系统和充电设施，同时缺少高性能驱动。混合电动汽车以蓄电池或超级电容为能源系统，行驶路程较长，但是同时也带来少量废气排放、依赖石油、属于多能源管理系统，管理复杂，且成本较高。燃料电池电动车的能源系统为燃料电池，能量转化效率高、不产生任何有害物质、行驶里程长，但目前仍处于研发阶段，还存在不完善的地方，如燃料处理器、加注系统、成本高[11]。
1834年世界上第一辆电动车的问世引起了世界各国的广泛关注[3]，特别是2008年以来，美国制定绿色新政、日本实行“低碳革命”[12]。我国从“八五”计划开始就把电动汽车正式列入国家攻关项目，经过连续三个五年计划的人力、物力、财力投入，电动车领域技术水平的发展弥补了传统汽车领域与发达国家的差距[12]。据不完全统计，2012年底电动三轮车的总产量已达到500万辆左右，年增幅达60%，2013年年底这个数字已超过700万辆，电动车行业整体上升趋势非常明显，并已初具规模[12]。
电动车车用电机的发展经历了直流电动机、异步电动机、永磁同步电动机和开关磁阻电动机，直流电动机和异步电动机在电动车发展初期应用较多，后两种电动机现在应用较为普遍[13]。文献[14]从成本、可靠度、成熟性、控制性、工作效率和功率密度优尔个角度进行评估，得出综合指数，结论是无刷直流电机兼具交流电机和直流电机的特点，体积小、重量轻、调速性能好、稳定性好，目前在工业控制中得到了越来越广泛的应用[14]。