SRM电动汽车驱动系统无位置传感器控制策略研究

发布时间：2020-07-15 00:13

【摘要】：电动汽车是21世纪汽车行业的重要发展方向,而电机控制技术是电动汽车的重要关键技术,并已成为研究的热点之一。开关磁阻电机(SRM)是一种新型特种电机,具有结构简单,造价低廉,易于调速,容错性强等优点,已逐渐被应用于民用产品、电动汽车和航天航空等领域。然而,传统硬件实现的位置传感器检测电路会使SRM体积变大,增加附加的机械结构,降低电机控制的可靠性及电机的应用范围,同时位置传感器的使用也会提高了整个系统的成本。基于无位置传感器的SRM电动汽车驱动系统却有其独特的优势,如无位置传感器的使用能提高电动汽车的容错性。因此,本文主要研究应用于电动汽车的无位置传感器的SRM驱动系统,并设计了基于SRM的非线性特性的非线性状态观测器及基于反步法的非线性速度控制器。SRM具有双凸极结构和高阶、强耦合、强非线性等特点。本文考虑SRM的强非线性特性,利用MATLAB/Simulink工具箱中已有三相6/4结构SRM样机及有限元软件分析所得样机数据建立的SRM非线性磁链模型,并利用查表法建立了三相12/8结构SRM非线性模型。针对无位置传感器SRM驱动系统,以SRM非线性磁链模型为基础,根据SRM状态方程设计了非线性状态观测器,并利用Lyapunov稳定性理论证明了其稳定性。其中,通过可测量的定子电流和电压信息作为非线性状态观测器的输入,从而估算出转子位置和转速,并引入高频脉冲注入法作为无位置传感器的启动方案。此外,本文基于Lyapunov理论设计了SRM的反步法速度控制器,并在MATLAB软件中利用Simulink工具箱建立了基于无位置传感器的SRM的整体控制系统模型,就以上研究进行了仿真模拟。仿真结果表明,本文所设计的非线性反步法控制器具有良好的调速性能,非线性状态观测器也能较好估计出转子的相对位置,且转速和转矩针对不确定干扰具有较强的鲁棒性和稳定性。根据已有的实验样机设计了SRM驱动控制系统的各软硬件模块,利用RT-LAB仿真平台对搭建的SRM驱动控制系统实验平台进行快速控制原型试验,通过实验进一步验证了本文设计的SRM驱动系统的无位置传感器控制策略方案的可行性。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM352;U469.72
【图文】：

图 2-1 三相 6/4 结构开关磁阻电机 图 2-2 四相 8/6 结构开关磁阻电机2.2 SRM 的基本工作原理SRM 与一般传统电机的工作原理有着本质的不同，SRM 的磁通沿令磁阻最小路闭合，从而产生切向磁拉力运行工作，即“磁阻最小原理”；由于传统电机凸上有永磁体或者集中绕组，传统电机是靠定、转子绕组或永磁体产生的磁场间

图 2-1 三相 6/4 结构开关磁阻电机 图 2-2 四相 8/6 结构开关磁阻电机 SRM 的基本工作原理SRM 与一般传统电机的工作原理有着本质的不同，SRM 的磁通沿令磁阻最小闭合，从而产生切向磁拉力运行工作，即“磁阻最小原理”；由于传统电机凸

图 2-1 三相 6/4 结构开关磁阻电机 图 2-2 四相 8/6 结构开关磁阻电机 SRM 的基本工作原理SRM 与一般传统电机的工作原理有着本质的不同，SRM 的磁通沿令磁阻最小闭合，从而产生切向磁拉力运行工作，即“磁阻最小原理”；由于传统电机凸

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本文编号：2755682