發(fā)布時間：2020-11-16 02:19

　　 低碳經(jīng)濟(jì)成為我國未來發(fā)展的主要方向,在此背景下,新能源汽車應(yīng)運(yùn)而生。新能源汽車具有節(jié)能減排、保護(hù)環(huán)境等多方面的優(yōu)點(diǎn),也代表世界汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展方向。永磁同步電機(jī)(PMSM)驅(qū)動系統(tǒng)是新能源汽車的核心零部件與主要動力來源,其控制品質(zhì)直接影響電驅(qū)動系統(tǒng)的性能。為此,論文針對PMSM驅(qū)動系統(tǒng)中逆變器非線性、穩(wěn)態(tài)性能提升與開關(guān)損耗降低等亟需解決的關(guān)鍵技術(shù),重點(diǎn)開展無模型無差拍電流預(yù)測控制、基于離散空間電壓矢量調(diào)制的有限控制集雙目標(biāo)電流預(yù)測控制、基于有限控制集預(yù)測控制的混合調(diào)制技術(shù)研究,旨在提升PMSM驅(qū)動系統(tǒng)的控制品質(zhì),對于實(shí)現(xiàn)整車動力性、舒適性和安全性的提升無疑具有重要的理論研究價值和工程應(yīng)用價值。論文首先介紹無模型無差拍電流控制以解決PMSM驅(qū)動系統(tǒng)中存在參數(shù)不確定性與逆變器非線性的問題。通過分析d,q軸死區(qū)誤差電壓,指出無模型電流預(yù)測控制中超局部模型的局限性,研究適合無模型電流預(yù)測控制的死區(qū)補(bǔ)償方案,通過系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)研究證實(shí)集成死區(qū)補(bǔ)償?shù)腜MSM驅(qū)動系統(tǒng)無模型無差拍電流預(yù)測控制方案的有效性。為了提升有限控制集電流預(yù)測控制的穩(wěn)態(tài)精度,引入離散空間電壓矢量調(diào)制以獲得更多的虛擬電壓矢量�；趨⒖茧妷菏噶孔钚【嚯x原則,將電壓矢量空間細(xì)分為多個子空間,再直接根據(jù)參考電壓矢量的位置確定最優(yōu)電壓矢量,旨在簡化優(yōu)化算法。設(shè)計兩級決策的代價函數(shù),優(yōu)化電壓矢量的施加順序?qū)崿F(xiàn)開關(guān)頻率的減小。在上述工作基礎(chǔ)上,提出基于離散空間電壓矢量調(diào)制的有限控制集雙目標(biāo)電流預(yù)測控制,通過系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)證實(shí)所提出的控制方案能夠?qū)崿F(xiàn)PMSM驅(qū)動系統(tǒng)電流穩(wěn)態(tài)精度提升與開關(guān)頻率降低的雙目標(biāo)優(yōu)化。最后,引入混合調(diào)制技術(shù),將各式PWM策略作為新的有限控制集,設(shè)計包含電流質(zhì)量評價、開關(guān)損耗與死區(qū)效應(yīng)懲罰項(xiàng)的代價函數(shù),通過代價函數(shù)在線選取最優(yōu)的PWM策略,進(jìn)而提出基于有限控制集預(yù)測控制的混合調(diào)制技術(shù),旨在優(yōu)化PMSM驅(qū)動系統(tǒng)整個控制周期間的電流穩(wěn)態(tài)性能與開關(guān)損耗,并通過系統(tǒng)仿真研究予以證實(shí)。
【學(xué)位單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TM341
【部分圖文】：

* ***** *333dcdq s dcsdqdq s dcUk u k Uu kkk u k U uuu(2.9)其中， ** ** **Tdq d qk u k u k u，u**d[k]，u**q[k]為調(diào)整后的定子電壓參考值在 d，q軸上的分量，u*s[k]為定子參考電壓幅值，有 2 2* * *s d qu k u k u k。為補(bǔ)償實(shí)際算法計算所造成的一步延遲，先通過上一時刻電壓指令 u**u q[k 1]計算出 k + 1 時刻的電流值 idq[k+1]，使用預(yù)測的電流值 idq[k+1]與 k+2 時刻的指令值i*dq[k+2]計算參考電壓矢量[44]。由于采樣周期足夠小，認(rèn)為 1dq dqF k F k， * *2dq dqi k i k。此時參考電壓矢量的計算公式式(2.8)可改寫為 * 1 * 11 2 1dq dq dq dq dq dqsk k k kT u α i i α F(2.10)無模型無差拍電流控制的 PMSM 驅(qū)動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖 2.1 所示。

θ (rad)θ (rad)(a) is與 q 軸同相 (b) is超前 q 軸 30°圖 2.4 d，q 軸死區(qū)誤差電壓Fig 2.4 Dead-time error voltages on dq-axes即 / 3d qi i ,這在 PMSM 弱磁運(yùn)行或者 IPMSM 的 MTPA 區(qū)都是可能存在的運(yùn)狀態(tài)。圖中的虛線表示電流過零點(diǎn)時刻，且所有死區(qū)誤差電壓均已作標(biāo)幺化處理基值為 TdeadUdc/Ts。當(dāng) is與 q 軸同相位時，由圖 2.4(a)可以看出 d 軸死區(qū)誤差電在過零點(diǎn)時存在跳變現(xiàn)象，而 q 軸的誤差電壓則為連續(xù)的量。由于假定轉(zhuǎn)速恒定則圖 2.4 中的橫坐標(biāo)也可看做時間。當(dāng)電機(jī)運(yùn)行一個周期（即 θ 由零到 2π 的程），d，q 軸死區(qū)誤差電壓呈現(xiàn)明顯的 6 倍頻脈動分量，其中 d 軸脈動較大而 q 脈動較小。當(dāng) is超前 q 軸 30°時，可以看出 d，q 軸死區(qū)誤差電壓在過零點(diǎn)均會現(xiàn)跳變現(xiàn)象，且 6 倍頻脈動分量的幅值都比較大。由前文可知，無模型所使用的超局部模型是基于系統(tǒng)之前的輸入輸出數(shù)據(jù)線建立的。對于如電機(jī)參數(shù)不確定性所引起的緩慢變化的擾動，具備很好的估計力；而對于過零點(diǎn)處的死區(qū)誤差電壓跳變現(xiàn)象，無法做到提前估計與補(bǔ)償，因此

區(qū)補(bǔ)償方法結(jié)構(gòu)框圖如圖 2.5 所示。參考電壓 u**dq[k]由成，通過坐標(biāo)變換轉(zhuǎn)換至 u**abc[k]，通過判斷選擇出最大*min，根據(jù)預(yù)測的 k + 1 時刻三相電流確定中間相電流 imid(2.15)計算各電壓矢量施加時間 T1，T2和 T0，最后計算mid與 Tmin。補(bǔ)償?shù)臒o模型無差拍電流控制 PMSM 驅(qū)動系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)研究理論分析的正確性與死區(qū)補(bǔ)償方案的有效性，針對一實(shí)驗(yàn)研究。SMPMSM 驅(qū)動系統(tǒng)測試臺架如圖 2.6 所示。使用 DSPACE/DS1007 作為主控制器并為 MOSFET號，逆變器死區(qū)時間設(shè)置為 3μs。電機(jī)的轉(zhuǎn)子位置信息流通過 LEM LA25-P 霍爾電流傳感器測量，負(fù)載為一交流異步電機(jī)。直流側(cè)電壓為48V，控制系統(tǒng)的采樣周期 d，q 軸的比例因子設(shè)置為 αd= αq= 1/ Ls= 1000，窗口
【參考文獻(xiàn)】

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1 程建忠;車麗萍;;中國稀土資源開采現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J];稀土;2010年02期

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1 楊建飛;永磁同步電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)若干關(guān)鍵問題研究[D];南京航空航天大學(xué);2011年

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本文編號：2885501