电动汽车直接转矩控制系统仿真

电动车用四相开关磁阻电机直接转矩控制及其仿真开关磁阻电机直接转矩控制技术是继矢量控制技术之后，一种新型且性能比较高的开关磁阻电机传动控制技术。

文章在电动汽车运行特点的前提下，对电动汽车用开关磁阻电机直接转矩控制技术进行研究，并且在Matlab Sinmulink环境中进行仿真，通过对仿真结果对比分析验证了直接转矩控制策略的优越性。

标签：开关磁阻电机；直接转矩控制；Matlab Sinmulink仿真随着人们生活水平日益提高，人均汽车占有量大幅度提升，传统汽车产生的尾气对环境造成了严重威胁，因此发展绿色交通工具成为当今社会的一个热点话题。

开关磁阻电机（Switched Reluctance Motor，简称SRM）具有结构简单、起动转矩大等优点，非常适合用于电动车驱动系统。

SRM具有独特的双凸极结构，因此存在转矩脉动大和噪声问题。

因此如何从控制角度抑制电机运行时的转矩脉动成为关键问题。

1 直接转矩控制原理直接转矩控制的控制对象是功率变换器中的开关管，在保证定子磁链幅值不变的前提下，通过调整开关管的开通关断来改变定转子磁链的相角，从而控制转矩的增减。

开关磁阻电机空间电压矢量选择：根据功率变换器中开关管通断状态的不同，定义“1”、“0”、“-1”三种状态。

“1”状态表示上下桥臂开关管均导通；“0”状态表示上桥臂关断，下桥臂开关管导通；“-1”状态表示上下桥臂开关管均关断。

之后在定子坐标系下，定义出四相开关磁阻电机定子电压的8个空间矢量，根据这8个电压矢量的角平分线划分，我们能够得到8个区间，如图1。

由图1可知，当在区间N=k 内（k=1、2、…、8）时，选择超前于当前磁链矢量的电压矢量U（k+1）、U（k+3）可以增大转矩；反之选择U（k-1）、U（k-3）可以减小转矩。

选择与当前磁链矢量夹角小于90°的电压矢量U（k+1）、U（k-1）可以使磁链增加；反之U（k+3）、U（k-3）使磁链减小。

运动控制课程设计班级：电气三班学号：姓名：基于交流电动机动态模型的直接转矩控制系统的仿真与设计设计目的应用所学的交、直流调速系统的基本知识与工程设计方法，结合生产实际，确定系统的性能指标与实现方案，进行运动控制系统的初步设计。

应用计算机仿真技术，通过在MATLAB软件上建立运动控制系统的数学模型，对控制系统进行性能仿真研究，掌握系统参数对系统性能的影响。

在原理设计与仿真研究的基础上，应用PROTEL进行控制系统的印制板的设计，为毕业设计的综合运用奠定坚实的基础。

1直接转矩控制的基本原理及规律直接转矩控制系统简称DTC（Direct Torque Control）系统，是继矢量控制系统之后发展起来的另外一种高动态性能的交流电动机变压变频调速系统。

在它的转速环里面利用转矩反馈直接控制电机的电磁转矩，因此而得名为直接转矩控制。

1.1直接转矩控制系统原理与特点如图1-1为直接转矩控制的原理框图，和VC系统一样，它也是分别控制异步电动机的转速和磁链，转速调节器ASR的输出作为电磁转矩的给定信号*T，T后面设置转矩控制内环，它可以抑制磁链变化对于转矩的影响，从而使得在*转速和磁链系统实现解耦。

因此，从整体控制结构上来看，直接转矩控制（DTC）系统和矢量控制系统（VC）系统是一致的都获得了较高质量的动态性能以及静态性能。

图1-1直接转矩控制系统图的幅值从图中中可以看出，直接转矩控制系统，就是通过使定转子磁链s保持恒定，然后选择合理的零矢量的作用次序和作用时宽，以调节定子磁链矢量的运动速度，从而改变磁通角的大小，以实现对电机转矩的控制。

在直接转矩控制技术中，其基本控制方法就是通过电压空间矢量来控制定子磁链的旋转速度，控制定子磁链走走停停，以改变定子磁链的平均旋转速度的大小，从而改变磁通角的大小，以达到控制电动机转矩的目的。

从以上介绍我们可以了解到DTC系统在具体控制方法上的一些特点：⑴转矩和磁链的控制采用双位式控制器，并在PWM的逆变器中直接用这两个控制信号产生电压的SVPWM波形，从而避开了将定子电流分解成转矩和磁链分量，省去了旋转变换和电流控制，简化了控制器的姐结构。

纯电动汽车用永磁同步电机转矩控制仿真研究随着环保意识的不断提高，迫切需要向更可持续的出行方式转变，而纯电动汽车作为一种零排放的出行方式，逐渐受到人们的青睐。

而作为纯电动汽车的“心脏”——电机控制系统的研究则显得尤为重要。

本文基于永磁同步电机，对其进行了转矩控制的仿真研究。

永磁同步电机作为一种高效、高功率密度的电机，其可以在极小的空间内提供大量的驱动力，因此在电动汽车领域得到了广泛应用。

在控制系统中，制动力矩控制是非常重要的一项功能。

本文通过基于Matlab/Simulink的控制算法仿真实验，测试了永磁同步电机在加速、制动过程中的控制能力，以及实现一个较为平稳的驾驶过程所需的控制精度。

首先，本文控制了电机的空载和负载情况下的转速，为后续的控制仿真实验奠定了基础。

接下来，通过添加转矩控制器对电机进行控制，实现电机的加速和制动。

在仿真实验中，通过改变控制器的比例积分微分系数，进行了多组实验，并分别观察了电机的加速和制动过程。

在实验过程中，我们注意到控制器系数的不当设置容易导致电机的震荡。

因此，在实验中，我们通过多次调整控制器系数来优化电机的控制精度，使电机的输出转矩更为稳定，尤其是在制动过程中，避免由于大幅度转矩变化所带来的车身抖动问题。

总体来说，本文基于永磁同步电机的转矩控制仿真研究深入剖析了电机的控制原理和控制算法，在实验中获得了较好的仿真效果，并探讨了电机控制的优化方案。

未来随着纯电动汽车市场的不断扩大，永磁同步电机技术必将在此领域中发挥更为重要的作用。

电机控制系统的研究也将持续推进，为推动环保节能技术的发展提供更加全面和精准的控制方案。

在进行永磁同步电机转矩控制仿真研究时，需要了解和分析相关的数据，以便确定实验参数和控制器系数，实现更好的仿真效果。

以下列出一些相关数据并进行分析：1. 电机的额定转速和额定扭矩：这是进行电机控制仿真的基础参数，也是确定实验参数和控制器系数的基础。

2. 电机控制器系数：包括比例系数、积分系数、微分系数等，这些系数决定了控制器的控制精度，需要通过实验来确定最佳参数。

永磁同步电机直接转矩控制系统建模与仿真黄捷音;李光升;董今朝;谢永成【摘要】文章以永磁同步电机控制为研究对象，探究应用于电传动车辆的永磁同步电机直接转矩控制方法。

首先，建立某型电动车辆电机模型，对直接转矩控制策略所需的各模块的模型进行研究，然后在 Simulink 中进行仿真，通过仿真试验，验证了直接转矩控制方法应用于永磁同步电机控制的可行性和可靠性。

%This paper takes PMSM control as the research object to explore PMSM direct torque control method appli-cable to electric drive vehicle.First ofall,electric machine model of certain electric motor vehicle is established.Then mod-el of each module required by direct torque control strategy is studied and Simulink simulations are done.Through the sim-ulations,PMSM direct torque control is proved effective and feasible.【期刊名称】《通信电源技术》【年(卷),期】2015(000)003【总页数】3页(P18-19,22)【关键词】永磁同步电机;直接转矩;Simulink 仿真【作者】黄捷音;李光升;董今朝;谢永成【作者单位】装甲兵工程学院，北京 100072;装甲兵工程学院，北京100072;263978 部队，河南洛阳 471099;装甲兵工程学院，北京 100072【正文语种】中文【中图分类】TP391.91 直接转矩控制的基本思想直接转矩控制的基本思路［1］是，通过转矩两点式调节器把转矩检测值与转矩给定值作滞环比较，把转矩波动限制在一定的容差范围内，容差的大小由频率调节器来控制，因此，直接转矩控制的控制效果不取决于电机的数学模型是否能够简化，而是取决于转矩的实际情况。

按定子磁链定向控制直接转矩控制系统仿真要实现按定子磁链定向控制的直接转矩控制系统,还必须获得定子磁链和转矩信号,现在实用系统中,多借助定子磁链和转矩的数学模型,实时计算磁链的幅值和转矩.下面给出按定子磁链定向的直接转矩控制系统各部分环节的仿真模型.1.主电路的建模和参数设置在按定子磁链控制的直接转矩控制系统中,主电路是由直流电源,逆变器,交流电动机模块等组成.对于逆变器,可以采用电力电子模块组中选取”universal bridge”模块，取臂数为3，电力电子元件设置为IGBT/Diodes.交流电机取machines库中的Asynchronous Machine Si units 模块，参数设置为交流异步电动机，电压为380v,50hz, Rs=0.435 ,Rr=0.816,Llr’=0.002H,Lls=0.002H,Lms-=0.06931H，极对数为2。

直流电压参数为380v.控制电路模型和参数设置脉冲发生器建模。

由直接转矩控制的工作原理可知，此系统采用电压空间矢量控制的方法，当电机转速较高，钉子电阻造成的压降可以忽略时，其定子三相电压合成空间矢量us和定子磁链幅值Ψm的关系为us≈ddt(Ψme jw1t)=jw1Ψme jw1t=wΨme j(w1t+∏2)1公式表明电机旋转磁场的轨迹问题可以转换为电压空间矢量的运动轨迹问题。

在电压空间矢量控制时有八个工作状态，开关管VT1，VT2，VT3，导通，VT2，VT3，VT4导通VT3，VT4，VY5导通等，为了叙述方便，依次用电压矢u1,u2,u3,u4,u5,u6,u7,u8表示，其中u7,u8为零矢量。

从直接转矩控制原理可以知道脉冲发生器的作用在ΔTe,ΔΨ,都大于零时按照等顺序依次导通开关管，故采用六个PWM模块，参数设置为峰值为1，周期为0.002，脉冲宽度为50。

但六个PWM模块的延迟时间分别设置为0，0.0033，0.0066，0.0099，0.0165。

直接转矩控制系统的性能仿真分析
直流矩控制系统性能仿真分析报告
本报告旨在对直流矩控制系统性能进行仿真分析，以了解其功能和使用特性。

首先，我们通过外部电源来模拟控制系统输入信号。

电源通过两个可调电容来模拟直流矩控制系统中的传感器信号。

接着，把一个电子放大器接到控制元件来模拟控制算法，将振荡的控制方程单元生成一系列的参考电位。

这些参考电位作为输入进入控制系统，通过比较和调整供电电流从而控制测量精度和延迟。

模拟实验结果显示，系统能够有效地通过调节输出信号来控制电流和负载的变化，实现较高的测量精度和低的延迟。

在各种不同的测试条件下，系统也表现出了很好的稳定性和可靠性。

此外，实验结果还表明，当信号被扰动时，系统也能够快速恢复原有的控制水平。

因此，经过对直流矩控制系统性能的仿真分析，证明该系统能够在满足性能要求的前提下有效地实现复杂任务的控制。

然而，这种系统也存在一些局限性，如传感器的灵敏度较低、非线性控制算法的非稳定性等。

本报告根据直流矩控制系统的性能仿真实验结果，得出结论，该系统实施控制任务时，能够保持较高的精度和较低的延迟，且具有较好的可靠性和稳定性。

但是，同时也存在一些局限性，需要在今后的设计和研究过程中进一步改进。

总之，仿真结果表明，直流矩控制系统具有较高的精度、较低的延迟、良好的稳定性和可靠性，能够满足控制任务的要求。