發(fā)布時間：2017-08-19 15:33

  本文關(guān)鍵詞：基于模型觀測的電動車用異步電機的電壓補償研究

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【摘要】：在當今能源短缺以及環(huán)境污染嚴重的社會背景下,純電動車以其零排放、低污染逐漸被重點關(guān)注。電驅(qū)動系統(tǒng)作為傳統(tǒng)汽車動力系統(tǒng)的替代部分,在純電動汽車中起著至關(guān)重要的作用。而且以交流異步電機為控制對象的純電動汽車電驅(qū)動系統(tǒng)如今已經(jīng)成為研究的主流。但是交流異步電機在。實際應(yīng)用中由于逆變器、開關(guān)元器件等引起的相電壓畸變問題一直影響著控制算法的精確性。本文研究內(nèi)容主要針對交流異步電機的矢量控制策略以及相電壓補償技術(shù)進行研究,期望可以通過研究有效抑制相電壓畸變,提高異步電機驅(qū)動系統(tǒng)的性能。建立電動車用交流異步電機數(shù)學(xué)模型,推導(dǎo)電機電磁轉(zhuǎn)矩以及相電壓公式,對轉(zhuǎn)差頻率矢量控制進行詳細闡述并且建立交流異步電機的矢量控制仿真模型,然后對仿真模型進行仿真實驗,驗證系統(tǒng)的動、靜態(tài)特性,驗證轉(zhuǎn)差頻率矢量控制系統(tǒng)的可靠性。總結(jié)相電壓畸變產(chǎn)生的原因,對各種因素進行了詳細的研究,同時也分析相電壓畸變產(chǎn)生后對整個異步電機控制系統(tǒng)的影響。在異步電機兩相旋轉(zhuǎn)坐標系的相電壓公式的基礎(chǔ)上建立狀態(tài)觀測器,利用狀態(tài)觀測器對相電壓誤差進行估計,并且對已有的相電壓觀測器補償方法進行改進,消除了兩軸之間的相互干擾。在異步電機轉(zhuǎn)差頻率矢量控制的仿真系統(tǒng)基礎(chǔ)上,利用建立的改進的降維狀態(tài)觀測器,對相電壓誤差進行估計,然后前饋給目標電壓進行補償。最后進行仿真實驗,驗證改進的相電壓補償方法的有效性。設(shè)計電動車用交流異步電機控制器,不僅完成控制器控制板、驅(qū)動板、功率板的設(shè)計,同時通過電路檢測完成了控制器的調(diào)試,在控制器的基礎(chǔ)上搭建異步電機控制實驗平臺。然后利用開發(fā)環(huán)境編寫了電機控制程序,完成異步電機的速度與電流雙閉環(huán)矢量控制,緊接著在程序中加入異步電機相電壓補償?shù)某绦?在實驗臺上對本文改進的基于降維觀測器的相電壓補償方法進行實驗驗證,實驗結(jié)果表明改進后的補償方法不僅削弱了諧波分量,同時也改善了系統(tǒng)控制性能。
【關(guān)鍵詞】：交流異步電機 相電壓補償 降維觀測器 轉(zhuǎn)差頻率 矢量控制
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U469.72
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第1章 緒論8-17
• 1.1 課題背景及研究的目的和意義8-9
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀9-15
• 1.2.1 純電動汽車發(fā)展9-10
• 1.2.2 電動汽車電驅(qū)動系統(tǒng)10-12
• 1.2.3 交流異步電機控制的典型方法12-13
• 1.2.4 交流異步電機相電壓補償研究現(xiàn)狀13-15
• 1.2.5 交流異步電機相電壓補償現(xiàn)狀簡析15
• 1.3 本文的主要研究內(nèi)容15-17
• 第2章 異步電機的矢量控制及相電壓補償策略17-31
• 2.1 異步電機相電壓畸變產(chǎn)生及影響17-21
• 2.1.1 異步電機相電壓畸變的產(chǎn)生17-19
• 2.1.2 異步電機相電壓畸變的影響19-21
• 2.2 異步電機的矢量控制原理21-25
• 2.2.1 異步電機的數(shù)學(xué)模型21-24
• 2.2.2 異步電機的矢量控制24-25
• 2.3 基于降維狀態(tài)觀測器的相電壓補償策略25-29
• 2.3.1 降維狀態(tài)觀測器25-27
• 2.3.2 基于降維擾動觀測器的相電壓補償策略27-28
• 2.3.3 狀態(tài)觀測器相電壓補償策略的改進28-29
• 2.4 帶有相電壓補償?shù)漠惒诫姍C矢量控制系統(tǒng)29-30
• 2.5 本章小結(jié)30-31
• 第3章 異步電機相電壓補償?shù)姆抡嫦到y(tǒng)設(shè)計31-42
• 3.1 異步電機的矢量控制仿真模型31-35
• 3.1.1 異步電機的矢量控制仿真系統(tǒng)的搭建31-33
• 3.1.2 異步電機的矢量控制仿真系統(tǒng)的仿真結(jié)果33-35
• 3.2 異步電機相電壓補償仿真模型35-38
• 3.2.1 邊沿捕捉模塊36
• 3.2.2 仿真模型建立36-38
• 3.3 仿真結(jié)果及分析38-41
• 3.4 本章小結(jié)41-42
• 第4章 異步電機相電壓補償系統(tǒng)的硬件實驗平臺設(shè)計42-52
• 4.1 異步電機控制器的控制板設(shè)計42-45
• 4.1.1 主控芯片以及信號處理模塊42-43
• 4.1.2 編碼器模塊設(shè)計43-44
• 4.1.3 CAN通信模塊44-45
• 4.1.4 接觸器驅(qū)動電路45
• 4.2 異步電機控制器的驅(qū)動板設(shè)計45-47
• 4.2.1 預(yù)充電回路45-46
• 4.2.2 三相門極電路46-47
• 4.2.3 電流傳感器電路47
• 4.3 異步電機控制器的功率板設(shè)計47-48
• 4.4 實驗系統(tǒng)硬件平臺搭建48-51
• 4.4.1 控制器硬件平臺48-50
• 4.4.2 系統(tǒng)的硬件實驗平臺50-51
• 4.5 本章小結(jié)51-52
• 第5章 異步電機相電壓補償程序設(shè)計及實驗52-60
• 5.1 程序流程設(shè)計52-54
• 5.1.1 中斷程序設(shè)計52-53
• 5.1.2 SVPWM算法模塊程序53
• 5.1.3 相電壓重建模塊53-54
• 5.1.4 降維狀態(tài)觀測器程序設(shè)計54
• 5.2 實驗設(shè)計及分析54-58
• 5.2.1 PWM波形分析54-55
• 5.2.2 實驗結(jié)果分析55-58
• 5.3 補償效果的對比分析58-59
• 5.4 本章小結(jié)59-60
• 結(jié)論60-62
• 參考文獻62-66
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其它成果66-68
• 致謝68

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本文編號：701525