在環(huán)境保護(hù)和能源危機(jī)的影響下,電動(dòng)汽車作為一種節(jié)能環(huán)保型交通工具,近年來得到了工業(yè)界的青睞。作為電動(dòng)汽車的心臟,電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在電動(dòng)汽車中有著舉足重輕地位,深刻影響著整車的性能指標(biāo)。永磁同步電機(jī)憑借其高效率運(yùn)行區(qū)間廣、功率密度高的優(yōu)勢(shì)被廣泛用作電動(dòng)汽車的驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。高性能的矢量控制技術(shù)被廣泛應(yīng)用于永磁同步電機(jī)的控制當(dāng)中,但為了實(shí)現(xiàn)磁場(chǎng)定向,需要安裝機(jī)械傳感器來檢測(cè)轉(zhuǎn)子位置,這會(huì)增加系統(tǒng)的成本和復(fù)雜性,降低系統(tǒng)的可靠性與環(huán)境適應(yīng)能力。因此,開展永磁同步電機(jī)無位置傳感器矢量控制技術(shù)的研究具有重要的理論與現(xiàn)實(shí)意義。本文以表貼式永磁同步電機(jī)雙閉環(huán)矢量控制系統(tǒng)為研究對(duì)象,針對(duì)電機(jī)全速度范圍內(nèi)的無位置傳感器控制方法展開研究。具體研究內(nèi)容如下:改進(jìn)了永磁同步電機(jī)矢量控制系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速環(huán)控制器和電流環(huán)控制器,提高了復(fù)雜工作環(huán)境下系統(tǒng)的抗擾動(dòng)能力,改善了系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能,為后續(xù)的無位置傳感器控制奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。首先,在詳盡分析傳統(tǒng)滑模趨近律優(yōu)缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上,結(jié)合滑模變結(jié)構(gòu)控制理論,設(shè)計(jì)了基于新型雙冪次趨近律的滑模速度控制器。然后,詳細(xì)地分析了傳統(tǒng)永磁同步電機(jī)矢量控制系統(tǒng)中電流環(huán)的耦合現(xiàn)象,為了避免d-q軸電流的相互影響、改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)品質(zhì),設(shè)計(jì)了基于內(nèi)模原理的電流解耦控制器。最后,進(jìn)行了仿真分析驗(yàn)證。針對(duì)永磁同步電機(jī)中高速階段的無位置傳感器控制,研究了一種具有電機(jī)參數(shù)在線估計(jì)的基于自適應(yīng)二階滑模觀測(cè)器的轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)方法。首先,根據(jù)永磁同步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型和Super-Twisting Algorithm理論,設(shè)計(jì)了自適應(yīng)二階滑模觀測(cè)器,完成了定子電阻和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的實(shí)時(shí)估計(jì),避免了低通濾波環(huán)節(jié)的使用,消除定子電阻參數(shù)攝動(dòng)對(duì)觀測(cè)器的影響。然后,在同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下,設(shè)計(jì)了二階滑模觀測(cè)器來估計(jì)轉(zhuǎn)子永磁磁鏈,消除了轉(zhuǎn)子永磁磁鏈的變化對(duì)位置跟蹤觀測(cè)器的不良影響,采用位置跟蹤觀測(cè)器實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)子位置的精確估計(jì)。最后,在理論分析的基礎(chǔ)上進(jìn)行了仿真對(duì)比研究。針對(duì)永磁同步電機(jī)低速階段的無位置傳感器控制,研究了兩種基于無濾波器信號(hào)分離策略的脈振高頻方波電壓注入法。首先,分析了傳統(tǒng)脈振高頻正弦電壓信號(hào)注入法存在的缺點(diǎn),基于此,提出了兩種脈振高頻方波電壓信號(hào)注入策略——方波電壓信號(hào)注入估計(jì)同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系和方波電壓信號(hào)注入靜止坐標(biāo)系。然后,對(duì)比分析了所提出的兩種方波電壓信號(hào)注入策略的優(yōu)缺點(diǎn)。其次,針對(duì)濾波器帶來的衰減與延遲問題,對(duì)信號(hào)處理過程進(jìn)行了改進(jìn),提出了一種無濾波器信號(hào)分離策略,用于所提出的兩種脈振高頻方波電壓信號(hào)注入法,實(shí)現(xiàn)了電機(jī)低速階段的高性能無位置傳感器控制。最后,進(jìn)行了仿真對(duì)比研究。針對(duì)永磁同步電機(jī)全速范圍內(nèi)的無位置傳感器控制,研究了一種復(fù)合控制算法,實(shí)現(xiàn)了脈振高頻方波電壓信號(hào)注入法與自適應(yīng)二階滑模觀測(cè)器法的有效融合。
【學(xué)位單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TM341
【部分圖文】：

圖 2.4 轉(zhuǎn)速階躍給定時(shí) dq 軸電流瞬態(tài)波形Fig.2.4 dq-axis current transient waveform when speed stepping對(duì)模型精度要求低且對(duì)參數(shù)變化不敏感，具有結(jié)構(gòu)簡單、參方便等優(yōu)點(diǎn)。其基本原理是構(gòu)建一個(gè)與實(shí)際系統(tǒng)相似的內(nèi)部的輸出與實(shí)際系統(tǒng)的輸出之差作為反饋信號(hào)，與輸入量疊加量。內(nèi)�？刂频闹饕獌�(yōu)點(diǎn)是：①無需精確地?cái)?shù)學(xué)模型；②引可能獲得較好的魯棒性；③控制器參數(shù)調(diào)節(jié)方便。a）為典型的內(nèi)�？刂平Y(jié)構(gòu)圖，其中，C s 為內(nèi)�？刂破鳎斎虢o定， Y s 為控制系統(tǒng)的輸出， G s 為被控對(duì)象， G對(duì)圖 2.5（a）進(jìn)行適當(dāng)?shù)牡刃ё儞Q，可得到圖 2.5（b）所示效控制器為： 1 s = - s s s F I C G C （ I 為單位矩陣。

2 永磁同步電機(jī)矢量控制系統(tǒng)控制器設(shè)計(jì)計(jì)的基于內(nèi)模原理的電流控制器下，分析電流閉環(huán)控制系波特圖可知：隨著轉(zhuǎn)速的升高，該閉環(huán)系統(tǒng)變化的零點(diǎn)和極點(diǎn)的位置不變，系統(tǒng)的帶寬和相移也不變，所以系統(tǒng)控變化的影響，實(shí)現(xiàn)了 d-q 軸電流的動(dòng)態(tài)解耦。在 Simulink型進(jìn)行驗(yàn)證，仿真工況設(shè)置為：電機(jī)給定電氣角速度 400 5 N m，t=0.2s 時(shí)提高到 15 N m，t=0.4s 時(shí)降低到 10

（c）電磁轉(zhuǎn)矩變化曲線2.9 轉(zhuǎn)速突變時(shí)基于傳統(tǒng) PI 調(diào)節(jié)器的 SPMSM 矢量控制系統(tǒng)仿真tion results of SPMSM vector control system based on traditional Pthe speed changed（a）轉(zhuǎn)子電氣角速度變化曲線

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2829236