本文關(guān)鍵詞：基于模型的車用永磁同步電機(jī)中低速工況下矢量控制的研究

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【摘要】：環(huán)境和能源問題愈來愈受到國(guó)際社會(huì)的重視，電動(dòng)汽車以其清潔、環(huán)保和高效受到人們的青睞，也引起了各大汽車廠商的重點(diǎn)關(guān)注。永磁同步電機(jī)功率密度大、效率高，，是電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)的首選，其控制策略主要包括矢量控制和直接轉(zhuǎn)矩控制。本文主要針對(duì)矢量控制依賴電機(jī)精確的數(shù)學(xué)模型而引起控制系統(tǒng)魯棒性弱的問題進(jìn)行研究，在矢量控制系統(tǒng)的速度環(huán)引入具有擾動(dòng)觀測(cè)和補(bǔ)償功能的自抗擾控制(Active Disturbance Rejection Control，ADRC)技術(shù)。傳統(tǒng)電機(jī)控制策略開發(fā)不僅效率低、周期長(zhǎng)、成本高而且軟件可靠性也較差，顯然難以適應(yīng)電動(dòng)汽車生產(chǎn)對(duì)開發(fā)周期、成本和代碼可靠性的要求，本文將基于模型的設(shè)計(jì)開發(fā)方法應(yīng)用到驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制策略的開發(fā)過程。本文主要圍繞這兩方面展開，研究?jī)?nèi)容如下： 首先，介紹了永磁同步電機(jī)基本結(jié)構(gòu)和工作原理，推導(dǎo)了永磁同步電機(jī)在不同坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型，并對(duì)兩種不同坐標(biāo)系間的轉(zhuǎn)換過程進(jìn)行了闡述。在此基礎(chǔ)上，對(duì)矢量控制策略的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了深入的理論研究和分析，建立了永磁同步電機(jī)矢量控制的總體設(shè)計(jì)架構(gòu)。 其次，簡(jiǎn)述了自抗擾控制技術(shù)的原理，結(jié)合永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)速的狀態(tài)方程，設(shè)計(jì)了基于速度環(huán)ADRC的矢量控制的方案。根據(jù)方案在Simulink中搭建了基于ADRC的矢量控制仿真模型，并進(jìn)行了中低速條件下的永磁同步電機(jī)啟動(dòng)、加速、負(fù)載的性能測(cè)試。仿真結(jié)果表明，基于ADRC的矢量控制與常規(guī)PI相比，魯棒性更強(qiáng)。 然后，結(jié)合MMC電機(jī)控制策略開發(fā)平臺(tái)，按照基于模型設(shè)計(jì)的開發(fā)流程，首先根據(jù)項(xiàng)目需求建立需求文檔，在仿真模型的基礎(chǔ)上搭建基于ADRC的矢量控制的代碼模型，并建立模型與需求的關(guān)聯(lián)。而后完成模型到代碼的自動(dòng)實(shí)現(xiàn)，同時(shí)建立代碼與模型的雙向追蹤，并對(duì)代碼進(jìn)行優(yōu)化。 最后，根據(jù)電動(dòng)汽車動(dòng)力測(cè)試要求，在實(shí)驗(yàn)室電機(jī)實(shí)驗(yàn)測(cè)試平臺(tái)上進(jìn)行永磁同步電機(jī)中低速工況下的性能測(cè)試。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，基于ADRC的矢量控制具有良好的動(dòng)態(tài)性和魯棒性，能夠滿足電動(dòng)汽車的性能要求，達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。
【關(guān)鍵詞】：電動(dòng)汽車 永磁同步電機(jī) 矢量控制 ADRC 基于模型設(shè)計(jì)
【學(xué)位授予單位】：重慶郵電大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：U469.72;TM341
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 第1章 引言9-19
• 1.1 課題的背景與意義9-10
• 1.2 電動(dòng)汽車國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀10-18
• 1.2.1 電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀10-13
• 1.2.2 電動(dòng)汽車控制技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀13-15
• 1.2.3 汽車電子軟件發(fā)展現(xiàn)狀15-18
• 1.3 論文的組織結(jié)構(gòu)18-19
• 第2章 永磁同步電機(jī)矢量控制技術(shù)19-34
• 2.1 永磁同步電機(jī)結(jié)構(gòu)和原理19-20
• 2.2 矢量坐標(biāo)變換及 PMSM 數(shù)學(xué)模型20-27
• 2.2.1 矢量坐標(biāo)變換21-25
• 2.2.2 PMSM 在三相靜止坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型25-26
• 2.2.3 PMSM 在旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型26-27
• 2.3 空間電壓矢量 SVPWM 技術(shù)27-32
• 2.3.1 基本電壓空間矢量27-29
• 2.3.2 電壓空間矢量控制實(shí)現(xiàn)29-32
• 2.4 永磁同步電機(jī)矢量控制原理32-33
• 2.5 本章小結(jié)33-34
• 第3章 基于 ADRC 的矢量控制研究與仿真分析34-48
• 3.1 自抗擾控制技術(shù)34-39
• 3.1.1 跟蹤微分器35-37
• 3.1.2 擴(kuò)張觀測(cè)器37-38
• 3.1.3 非線性誤差反饋38-39
• 3.2 基于 ADRC 的永磁同步電機(jī)矢量控制策略39-41
• 3.3 基于 ADRC 的矢量控制仿真及結(jié)果分析41-47
• 3.4 本章小結(jié)47-48
• 第4章 基于模型的 ADRC 矢量控制軟件設(shè)計(jì)48-70
• 4.1 電機(jī)控制算法開發(fā)平臺(tái)48-51
• 4.1.1 DriveSoft 應(yīng)用軟件49
• 4.1.2 基于模型設(shè)計(jì)的開發(fā)流程49-51
• 4.2 基于 ADRC 的矢量控制算法的設(shè)計(jì)51-62
• 4.2.1 需求與模型的關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)51-55
• 4.2.2 矢量控制算法的代碼模型設(shè)計(jì)55-58
• 4.2.3 故障監(jiān)測(cè)控制設(shè)計(jì)58-59
• 4.2.4 電流環(huán)調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)59-60
• 4.2.5 速度環(huán) ADRC 調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)60-61
• 4.2.6 CAN 通信控制算法61-62
• 4.3 代碼自動(dòng)生成、跟蹤與優(yōu)化62-69
• 4.3.1 代碼自動(dòng)生成62-65
• 4.3.2 代碼跟蹤65-67
• 4.3.3 代碼優(yōu)化67-69
• 4.4 本章小結(jié)69-70
• 第5章 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析70-82
• 5.1 電機(jī)控制實(shí)驗(yàn)測(cè)試平臺(tái)70-73
• 5.2 車用永磁同步電機(jī)調(diào)速實(shí)驗(yàn)及結(jié)果分析73-81
• 5.2.1 空載啟動(dòng)實(shí)驗(yàn)74-76
• 5.2.2 突加負(fù)載實(shí)驗(yàn)76-78
• 5.2.3 加速實(shí)驗(yàn)78-80
• 5.2.4 加隨機(jī)負(fù)載擾動(dòng)實(shí)驗(yàn)80-81
• 5.3 本章小結(jié)81-82
• 第6章 工作總結(jié)與展望82-84
• 6.1 主要工作和創(chuàng)新點(diǎn)82-83
• 6.2 后續(xù)研究工作83-84
• 參考文獻(xiàn)84-88
• 致謝88-89
• 攻讀碩士學(xué)位期間從事的科研工作及取得的成果89

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：709459