燃料電池汽車作為新能源汽車的一種理想技術(shù)方案已處于產(chǎn)業(yè)化初期,隨著國家的支持和研究的深入,燃料電池汽車將會在未來幾年迅速推廣開來。作為燃料電池汽車空氣供應(yīng)系統(tǒng)的離心式空氣壓縮機屬于超高速旋轉(zhuǎn)機械,通常采用的是高速無刷直流電機驅(qū)動。為了能夠保證燃料電池空壓機穩(wěn)定高效地工作,本文開發(fā)出了一套高速無刷直流電機控制器,并對控制器開發(fā)過程中遇到的若干關(guān)鍵問題進行了研究,主要包括:1)建立了在三相對稱和穩(wěn)態(tài)條件下,無刷直流電機三相電流的數(shù)學(xué)模型,在該電流模型的基礎(chǔ)上結(jié)合最優(yōu)化方法,構(gòu)建了能夠離線尋找無刷直流電機理想換相位置的仿真系統(tǒng),并通過該仿真系統(tǒng)對理想換相位置與電機內(nèi)阻、電感、電氣時間常數(shù)、轉(zhuǎn)速及負載的關(guān)系進行了系統(tǒng)的分析。2)通過分析電樞電流與反電動勢的相位關(guān)系,推導(dǎo)出了母線電流與換相位置偏差的數(shù)學(xué)關(guān)系,并以此為基礎(chǔ)構(gòu)建了以母線電流變化率為輸入量,以換相位置補償角為輸出量的PI調(diào)節(jié)器,從而提出了“基于母線電流的換相位置優(yōu)化策略”,實現(xiàn)了換相位置的在線優(yōu)化。3)提出了一種新型的快速容錯控制方法,通過將原有容錯控制方法實現(xiàn)過程中的外部中斷觸發(fā)改為定時器中斷觸發(fā),降低了對微處理器計算量的需求,拓展... 

【文章來源】：北京科技大學(xué)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：148 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１－１典型的高速無刷直流電機控制器??１．２．１

ｍ??（ｃ）丨２００００ｒｐｍ，?ｌ２ｋＷ?控制器?（ｄ）?３２〇ＯＯｒｐｍ，?ｌＯＯｋＷ?控制器??圖１－１典型的高速無刷直流電機控制器??１．２．１高速無刷直流電機損耗控制研究??高速電機功率密度的提高和體積的減小會導(dǎo)致熱量集中和散熱困難，其??主要發(fā)熱源為轉(zhuǎn)子的渦流損耗、定子的銅損、渦流損耗、磁滯損耗和軸承產(chǎn)??生的機械損耗，在電機結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，對于定子損耗和軸承損耗可以采用??增加水冷、減小硅鋼片厚度和優(yōu)化軸承結(jié)構(gòu)等措施，但是對于轉(zhuǎn)子渦流損耗，??卻沒有理想的應(yīng)對方式［１４］［１５］。??對于普通中低速電機，由于其電頻率相對較低且電機繞組電感較大，電??樞電流的諧波成分較低，渦流損耗主要體現(xiàn)在定子鐵損發(fā)熱；但是對于高速??電機而言，最關(guān)鍵的不是定子鐵損發(fā)熱，而是轉(zhuǎn)子渦流損耗發(fā)熱。高速無刷??直流電機轉(zhuǎn)子的渦流損耗主要是由定子電流諧波產(chǎn)生的，高速電機的電磁設(shè)??計決定了其定子電感值很小

為了提高換相精度，宋飛等提出了一種以非導(dǎo)通相續(xù)流電流偏差為反饋??量，以控制非導(dǎo)通相續(xù)流電流對稱為目標的位置信號閉環(huán)控制策略，該策略??的實現(xiàn)過程如圖１－３所示，該控制策略雖然可以有效校正電機的換相位置，??但是由于其利用的是非導(dǎo)通相續(xù)流現(xiàn)象，因此，該方法只適合特定的ＰＷＭ??調(diào)制方式，且無法對電感等引起的電流滯后進行補償［７５］；吳小婧等提出了一??種通過端電壓對稱來校正換相位置的方法，以端電壓差值作為偏差量以相位??補償角作為被控制量，建立ＰＩ調(diào)節(jié)器，校正換相位置，該方法可以有效校正??位置信號檢測誤差，但是同樣無法補償由繞組電感和信號傳輸?shù)纫鸬碾娏??相位滯后誤差；?Ｃｈａｕ等將電動車用無刷直流電動機的非對稱氣隙設(shè)計和??相位超前控制相結(jié)合，改善了轉(zhuǎn)矩波動并提高了控制效果［７７］；韋鯤等通過實??驗檢測在不同轉(zhuǎn)速下測得位置信號和實際位置之間的相位誤差，建立表格，??然后通過查表法補償誤差

【參考文獻】：
期刊論文
[1]高速電機發(fā)展與設(shè)計綜述[J]. 張鳳閣,杜光輝,王天煜,劉光偉.  電工技術(shù)學(xué)報. 2016(07)
[2]無刷直流電機霍爾傳感器安裝方法研究[J]. 常亞輝,王莎莎,李建春,郭立杰.  導(dǎo)航與控制. 2015 (04)
[3]無刷直流電機用霍爾傳感器定位方法[J]. 劉吉超,李巴津,伍春生.  微電機. 2014(07)
[4]日本新能源汽車發(fā)展及對我國的啟示[J]. 張?zhí)焓?  可再生能源. 2014(02)
[5]不同驅(qū)動方式下永磁無刷電動機損耗及熱場研究[J]. 趙南南,劉衛(wèi)國,ZHUZQ.  電機與控制學(xué)報. 2013(09)
[6]重載條件下無刷直流電機無位置傳感器驅(qū)動換相續(xù)流影響的分析及其補償[J]. 楊明,劉杰,徐殿國.  中國電機工程學(xué)報. 2013(30)
[7]五種PWM方式對直流無刷電機系統(tǒng)換相轉(zhuǎn)矩脈動的影響[J]. 周美蘭,高肇明,吳曉剛,李志.  電機與控制學(xué)報. 2013(07)
[8]燃料電池汽車及氫能基礎(chǔ)設(shè)施在美國的最新進展[J]. 王墨林,王賀武,歐陽明高,江發(fā)潮.  汽車安全與節(jié)能學(xué)報. 2013(02)
[9]高速永磁電機的轉(zhuǎn)子渦流損耗分析[J]. 高鵬飛,房建成,韓邦成,孫津濟.  微電機. 2013(05)
[10]PWM調(diào)制對無刷直流電機轉(zhuǎn)子渦流損耗的影響[J]. 解恩,劉衛(wèi)國,羅玲,王璞.  電工技術(shù)學(xué)報. 2013(02)

博士論文
[1]高速永磁同步電機驅(qū)動控制關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 譚廣軍.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2013
[2]無刷直流電機無位置傳感器控制關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 李自成.華中科技大學(xué) 2010
[3]磁懸浮飛輪儲能電機及其驅(qū)動系統(tǒng)控制研究[D]. 湯平華.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2010
[4]三次諧波法無傳感器控制的高速永磁無刷直流電機的研究[D]. 王凱.浙江大學(xué) 2009

碩士論文
[1]電動汽車驅(qū)動電機壽命預(yù)測及可靠性測試方法的研究[D]. 閔遠亮.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2011



本文編號：3358314