本文關(guān)鍵詞：電動車用永磁同步電機(jī)無傳感器矢量控制研究

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【摘要】：針對當(dāng)今世界越發(fā)嚴(yán)重的環(huán)境污染和能源緊缺問題,通過數(shù)據(jù)分析表明,機(jī)動車是造成問題的主要原因。研發(fā)新能源汽車是解決上述問題的主要手段,而新能源汽車的關(guān)鍵部件是電機(jī)。永磁同步電機(jī)(PMSM)憑借其高功率密度、高效的運(yùn)行效率、體積小等優(yōu)勢成為現(xiàn)代電動汽車驅(qū)動系統(tǒng)首選的驅(qū)動電機(jī)。PMSM矢量控制系統(tǒng)中,需要在永磁同步電機(jī)主軸側(cè)安裝位置傳感器來獲取電機(jī)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)子位置,而電動汽車用電機(jī)的工作環(huán)境相對惡劣,這極大的增加了電動車的后期維修成本,并且影響車用電機(jī)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性。因此,無位置傳感器技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生,也是諸多學(xué)者研究的熱點(diǎn)問題。無位置傳感器控制技術(shù)包含開環(huán)控制技術(shù)和閉環(huán)控制技術(shù),開環(huán)控制技術(shù)在受到外界干擾的情況下估算精度不高,誤差較大。閉環(huán)控制技術(shù)能很快地跟蹤系統(tǒng)輸出,有效削弱噪聲和環(huán)境干擾。本文針對車用永磁同步電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的特點(diǎn),提出基于新型滑模觀測器(Sliding Mode Observer, SMO)、高頻注入法(High Frequency Inj ection, HFI)和模型參考自適應(yīng)(Model Reference Adaptive System, MRAS)三種無位置傳感器控制策略,建立了基于三種控制策略的系統(tǒng)模型,仿真分析驗(yàn)證了三種方法可行性�；Ｗ兘Y(jié)構(gòu)控制具有算法簡單,在PMSM無傳感器控制中動態(tài)響應(yīng)非常快的優(yōu)點(diǎn)。本文基于電流誤差方程,設(shè)計了滑模觀測器(SMO),采用反正切函數(shù)代替符號函數(shù)來減小了系統(tǒng)抖振。但是,由于滑�？刂评碚撔枰杉来磐诫姍C(jī)的反電勢,在電機(jī)啟動和低速段,反電勢非常微弱很難采集。因此,針對滑膜變結(jié)構(gòu)控制存在的問題,提出了基于高頻注入法(HFI)估算永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)子位置的方法,在高頻注入估算過程中,加入了大量的濾波器,造成永磁同步電機(jī)在高速段的穩(wěn)定性大大下降甚至失真。論文最后將上述兩種控制策略結(jié)合,實(shí)現(xiàn)了永磁同步電機(jī)全速范圍內(nèi)無傳感器矢量控制中對轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)子位置的估計。此方法適用于凸極結(jié)構(gòu)明顯的車用驅(qū)動電機(jī),具有很高的估算精度。當(dāng)電動車上采用凸極結(jié)構(gòu)不明顯的電機(jī)時,凸極識別精度不高,無法提取有用信息,分離無用信息。因此,本文最后又提出適用于此類型電機(jī)的估算方法,即模型參考自適應(yīng)控制(MRAS)。將永磁同步電機(jī)方程作為參考模型而定子電流方程作為可調(diào)模型設(shè)計模型參考自適應(yīng)觀測器,最終實(shí)現(xiàn)對永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)子位置的估算。通過仿真驗(yàn)證,模型參考自適應(yīng)控制算法更簡單、實(shí)現(xiàn)更容易、轉(zhuǎn)速估算范圍更廣、在低速和高速段都有很好的估算精度。
【關(guān)鍵詞】：電動汽車 永磁同步電機(jī) 矢量控制 滑模觀測器 高頻注入法 模型參考自適應(yīng)系統(tǒng)
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TM341;U469.72
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-19
• 1.1 課題研究背景9-10
• 1.2 電動汽車及動力系統(tǒng)介紹10-14
• 1.2.1 電動汽車的構(gòu)成與原理10-11
• 1.2.2 車用電機(jī)類型及性能比較11-13
• 1.2.3 車用電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與性能要求13-14
• 1.3 永磁同步電機(jī)14-15
• 1.4 永磁同步電機(jī)控制策略15-16
• 1.5 永磁同步電機(jī)無傳感器控制方法研究進(jìn)展16-17
• 1.6 本文主要工作和研究內(nèi)容17-19
• 2 永磁同步電機(jī)矢量控制實(shí)現(xiàn)與仿真19-35
• 2.1 坐標(biāo)變換原理19-23
• 2.1.1 三相靜止ABC軸系到兩相靜止αβ軸系的坐標(biāo)變換19-20
• 2.1.2 兩相靜止αβ軸系到任意旋轉(zhuǎn)dq軸系的變換20-22
• 2.1.3 三相靜止ABC軸系到任意旋轉(zhuǎn)dq軸系的變換22-23
• 2.2 永磁同步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型23-25
• 2.2.1 PMSM在ABC坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型23-24
• 2.2.2 PMSM在αβ坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型24
• 2.2.3 PMSM在dq坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型24-25
• 2.3 空間矢量脈寬調(diào)制技術(shù)25-34
• 2.3.1 空間矢量脈寬調(diào)制計算過程27-29
• 2.3.2 永磁同步電機(jī)矢量控制系統(tǒng)的仿真29-34
• 2.4 小結(jié)34-35
• 3 基于新型復(fù)合觀測器的PMSM全速范圍內(nèi)無傳感器矢量控制35-52
• 3.1 滑�？刂评碚摻榻B35-36
• 3.2 基于新型滑模觀測器的永磁同步電機(jī)無傳感器矢量控制36-41
• 3.2.1 永磁同步電機(jī)數(shù)學(xué)模型36-37
• 3.2.2 滑模觀測器的設(shè)計及轉(zhuǎn)子位置和轉(zhuǎn)速估算的實(shí)現(xiàn)37-41
• 3.3 基于新型滑模觀測器PMSM轉(zhuǎn)子位置和轉(zhuǎn)速估算的仿真分析41-43
• 3.4 高頻注入法43
• 3.5 基于高頻注入法的PMSM無傳感器轉(zhuǎn)速估計的實(shí)現(xiàn)43-45
• 3.6 基于高頻注入法的PMSM無傳感器控制系統(tǒng)的仿真分析45-48
• 3.7 全速范圍內(nèi)新型控制策略48-51
• 3.7.1 全速范圍內(nèi)新型復(fù)合觀測器的設(shè)計48-49
• 3.7.2 全速范圍內(nèi)新型復(fù)合觀測器的仿真分析49-51
• 3.8 小結(jié)51-52
• 4 基于模型參考自適應(yīng)控制(MRAS)的PMSM無傳感器矢量控制52-65
• 4.1 模型參考自適應(yīng)理論52-54
• 4.1.1 模型參考自適應(yīng)的基本原理52-53
• 4.1.2 基于超穩(wěn)定性理論的模型參考自適應(yīng)53-54
• 4.2 基于模型參考自適應(yīng)的永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)速估算54-58
• 4.2.1 永磁同步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型54-55
• 4.2.2 基于MRAS的永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)速估計過程55-58
• 4.3 基于MRAS的PMSM無位置傳感器矢量控制系統(tǒng)的仿真58-64
• 4.4 小結(jié)64-65
• 結(jié)論65-67
• 參考文獻(xiàn)67-71
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況71-72
• 致謝72-73

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 吉智;何鳳有;;凸極永磁同步電機(jī)電流控制方法研究[J];電氣傳動;2011年07期

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 朱小燕;電動汽車交流驅(qū)動電機(jī)矢量控制算法的研究[D];安徽大學(xué);2012年

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本文編號：832790