發(fā)布時間：2019-09-27 19:33

【摘要】：永磁同步電機(Permanent Magnet Synchronous Motor,簡稱PMSM)以其結(jié)構(gòu)簡單、功率密度高、損耗小等顯著特點廣泛應(yīng)用于新能源汽車、機車牽引等各個領(lǐng)域。常用的電機控制策略有恒壓頻比控制、矢量控制、直接轉(zhuǎn)矩控制。由于矢量控制理論比較完善,能使電機具有較寬的調(diào)速范圍、較好的制動性能和過載性能,因此常用于永磁同步電機控制系統(tǒng)中。普通永磁同步電機控制系統(tǒng)大多采用高精度、高分辨率的傳感器來獲取轉(zhuǎn)子位置和轉(zhuǎn)速信息。但其環(huán)境適應(yīng)能力差,可維護(hù)性差,限制了電機的運行環(huán)境。因此,本文以電動汽車永磁同步電機為基礎(chǔ),研究其無傳感器控制系統(tǒng)。首先介紹了新能源汽車的發(fā)展概況和國內(nèi)外現(xiàn)狀,論述永磁同步電機基本結(jié)構(gòu)、工作原理和常用的控制方法,在此基礎(chǔ)上分析了永磁同步電機無傳感器矢量控制研究的必要性。分析滑模觀測器和擴(kuò)展卡爾曼濾波器兩種無位置傳感器控制方法,并對其不足之處進(jìn)行改進(jìn)。針對傳統(tǒng)滑模觀測器易產(chǎn)生抖振的問題,設(shè)計基于新型控制函數(shù)的滑模觀測器,用反曲函數(shù)代替飽和函數(shù),以此提高高速運行階段系統(tǒng)的魯棒性,有效抑制了抖振現(xiàn)象;針對擴(kuò)展卡爾曼濾波器運算量大的問題,設(shè)計降階擴(kuò)展卡爾曼濾波器,并且加入衰減因子,防止系統(tǒng)的發(fā)散現(xiàn)象。利用Matlab/Simulink仿真平臺搭建系統(tǒng)模型,分析驗證了新型滑模觀測器在高速運行時具有良好的穩(wěn)態(tài)性能和魯棒性,以及改進(jìn)擴(kuò)展卡爾曼濾波器方法在全速度范圍內(nèi)運行的可行性以及檢測轉(zhuǎn)子位置的準(zhǔn)確性。
【圖文】：

第 1 章 緒 論課題的研究背景及意義汽車行業(yè)的興起與發(fā)展，不僅使我國經(jīng)濟(jì)得到快速提升，更給人們創(chuàng)造了的生活條件，但與此同時也引發(fā)了交通、能源、環(huán)境等諸多方面的問題。汽車排放的尾氣不但引起溫室效應(yīng)，導(dǎo)致全球氣候變暖，而且使我國多數(shù).5 污染日益加重，危害人們身體健康。因此，為發(fā)展綠色經(jīng)濟(jì)，減少碳排考慮汽車的動力來源問題。就目前而言，大力發(fā)展新能源汽車，尤其是電迫在眉睫。我國已將新能源汽車產(chǎn)業(yè)提升為國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)層面上來定了我國的新能源汽車行業(yè)將有廣闊的前景[1]。以美國、德國和中國等國政府提出了一系列新能源汽車扶持政策，包括通用、大眾、豐田、本田、特斯拉、上汽等品牌在內(nèi)的著名車企都開始大規(guī)模推出新能源車型。另外統(tǒng)意義上的造車企業(yè)，如谷歌、百度、樂視等都已經(jīng)開始布局自己的新能業(yè)，例如蔚來汽車生產(chǎn)的新能源汽車如圖 1-1 所示。

圖 1-2 電機在電動汽車底盤布局目前，電動車驅(qū)動電機分為直流電機和交流電機兩種，主要包括無刷直流電DC）、感應(yīng)電機（IM）、永磁同步電機（PMSM）開關(guān)磁阻電機（SRM）。綜素考慮，永磁同步電機（PMSM）的轉(zhuǎn)子磁鋼由高性能永磁體材料制成，，去電環(huán)和電刷等轉(zhuǎn)動接觸部件，具有體積小、結(jié)構(gòu)簡單、噪聲低、維護(hù)方便、靠等優(yōu)點[5]；此外 PMSM 無需無功勵磁，避免了交流電勢的諧波分量，在降損耗的同時很大程度上增加了電動機的工作效率和功率密度。鑒于永磁同步有以上多種優(yōu)勢，目前電動汽車行業(yè)多以 PMSM 作為動力來源。永磁同步電機以其諸多優(yōu)點應(yīng)用在許多科學(xué)及工業(yè)領(lǐng)域，包括風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域推進(jìn)技術(shù)領(lǐng)域，航空航天領(lǐng)域等[6]。永磁同步電機應(yīng)用范圍十分廣泛，各領(lǐng)域制系統(tǒng)的性能要求逐漸的嚴(yán)格化，要實現(xiàn) PMSM 調(diào)速系統(tǒng)的高精度控制，需測量其速度和轉(zhuǎn)子位置信息。目前主要采用位置傳感器檢測轉(zhuǎn)子的位置角度周期性的測量轉(zhuǎn)子位置信息，實時控制電機。位置傳感器的使用為電機的速帶來了一定的幫助。但常用的傳感器，包括光電編碼器和旋轉(zhuǎn)變壓器在內(nèi)，應(yīng)能力差，且不易維修，不僅增加了 PMSM 控制系統(tǒng)的成本，而且限制了 PMS
【學(xué)位授予單位】：河北科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TM341

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2542838