【摘要】：近年來,物聯(lián)網(wǎng)和智能化的普及,為汽車行業(yè)注入了新的活力。汽車行業(yè)正處于大變革時代,汽車電動化是汽車智能化的基礎(chǔ),也是減緩大氣污染的有效措施。大力發(fā)展電動汽車既符合國家戰(zhàn)略,也順應(yīng)汽車行業(yè)轉(zhuǎn)型升級趨勢。純電動汽車用驅(qū)動電機作為純電動汽車的動力源,是純電動汽車的心臟。永磁同步電機因其具有結(jié)構(gòu)簡單、功率密度高和高效率區(qū)域廣等優(yōu)點,成為純電動汽車用驅(qū)動電機的主流選擇。車用驅(qū)動永磁電機的高動態(tài)性能和高效控制關(guān)乎到純電動汽車的續(xù)駛里程、動力性和安全性等,而準(zhǔn)確獲得轉(zhuǎn)子位置角度至關(guān)重要。對于純電動汽車用永磁同步電機,一般安裝旋轉(zhuǎn)變壓器獲得電機的轉(zhuǎn)子位置角度和轉(zhuǎn)速。汽車用驅(qū)動電機使用環(huán)境惡劣,機械式傳感器有如下缺點:增加系統(tǒng)成本,電機軸向尺寸大,系統(tǒng)可靠性降低等。因此無位置傳感器控制技術(shù)成為了研究熱點。本文以純電動汽車用永磁同步電機無位置傳感器控制展開研究。本文首先對純電動汽車的驅(qū)動系統(tǒng)進行了概述,分析了純電動汽車的優(yōu)勢,比較了幾種常見的純電動汽車驅(qū)動系統(tǒng)形式,對純電動汽車驅(qū)動電機進行了調(diào)研和選型。重點綜述了低速、零速和中、高速永磁同步電機無位置傳感器控制研究現(xiàn)狀。為實現(xiàn)永磁同步電機矢量控制,詳細闡述了SVPWM的基本原理,并對逆變器SVPWM算法進行了細致的分析和建模仿真;建立了靜止三相坐標(biāo)系和同步坐標(biāo)系中永磁同步電機的數(shù)學(xué)模型,對矢量控制原理進行了深入的分析,比較了幾種矢量變換矩陣及其變形;根據(jù)純電動汽車對動力性和效率的需求,采用最大轉(zhuǎn)矩電流比(MTPA)分配交直軸電流;對電流調(diào)節(jié)器和轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的參數(shù)進行了整定,最后搭建了矢量控制系統(tǒng)仿真模型。針對基于永磁電機基波模型無位置傳感器控制方法在低速或零速時精度較差,甚至失效等問題,采用脈振高頻電流注入法予以解決。論述了各種無位置傳感器控制方法的優(yōu)缺點;分析了脈振高頻電流注入法的基本原理,設(shè)計改造了電流調(diào)節(jié)器和位置跟蹤觀測器;分析推導(dǎo)了基于永磁體磁鏈非線性飽和特性的脈振高頻電流注入法下的電壓響應(yīng),設(shè)計了轉(zhuǎn)子位置初次估計系統(tǒng)并深入分析了其收斂性;利用轉(zhuǎn)子永磁體的飽和特性對轉(zhuǎn)子極性進行判斷;搭建了算法仿真模型,驗證了算法的可行性和有效性。針對基于脈振高頻電流注入法的無位置傳感器控制方法在中、高速時估計精度下降,動態(tài)性能較差等問題,而此時電機反電勢較大,基于基波模型的無位置傳感器控制方法估計精度和動態(tài)性較好,因此采用基于模型參考自適應(yīng)原理的無位置傳感器控制方法予以解決。分析比較了基于模型的無位置傳感器控制方法的特點;闡述了模型參考自適應(yīng)系統(tǒng)的基本原理和系統(tǒng)穩(wěn)定性判定方法;推導(dǎo)了參考模型和可調(diào)模型并構(gòu)建了非線性反饋系統(tǒng);構(gòu)建了合適的自適應(yīng)率并利用Popov超穩(wěn)定性理論對非線性反饋系統(tǒng)進行了穩(wěn)定性分析;設(shè)計了加權(quán)滯環(huán)切換復(fù)合觀測器以實現(xiàn)永磁同步電機全速度范圍內(nèi)的無位置傳感器控制;搭建了算法仿真模型,并進行仿真驗證。搭建電機實驗臺架,分別對本文的永磁同步電機無位置傳感器控制方法和加權(quán)滯環(huán)切換復(fù)合觀測器的理論分析和仿真研究進行實驗驗證。
【圖文】：

第 1 章 緒論好的動力學(xué)性能和操縱性。輪轂電機直接與車輪連接，省略了離合器、變速箱、傳動軸、差速器等，驅(qū)動系統(tǒng)效率更高，加速性能更好，同時也對輪轂電機的輕量化、功率密度、散熱性、穩(wěn)定性等提出了更高的要求。（f）方案為單電機雙機械端口驅(qū)動形式，該種類型電機具有一個定子和兩個轉(zhuǎn)子，兩側(cè)的驅(qū)動輪分別與驅(qū)動電機內(nèi)轉(zhuǎn)子和外轉(zhuǎn)子連接，同時有兩個變頻器分別與內(nèi)轉(zhuǎn)子繞組和定子繞組連接。雙機械端口驅(qū)動電機控制較復(fù)雜，需要同時實現(xiàn)轉(zhuǎn)矩控制和差速控制。

第 1 章 緒論好的動力學(xué)性能和操縱性。輪轂電機直接與車輪連接，省略了離合器、變速箱、傳動軸、差速器等，驅(qū)動系統(tǒng)效率更高，加速性能更好，同時也對輪轂電機的輕量化、功率密度、散熱性、穩(wěn)定性等提出了更高的要求。（f）方案為單電機雙機械端口驅(qū)動形式，該種類型電機具有一個定子和兩個轉(zhuǎn)子，兩側(cè)的驅(qū)動輪分別與驅(qū)動電機內(nèi)轉(zhuǎn)子和外轉(zhuǎn)子連接，同時有兩個變頻器分別與內(nèi)轉(zhuǎn)子繞組和定子繞組連接。雙機械端口驅(qū)動電機控制較復(fù)雜，需要同時實現(xiàn)轉(zhuǎn)矩控制和差速控制。
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：U469.72

【參考文獻】

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本文編號：2699778