基于无位置控制算法的氢燃料电池用PMSM驱动系统开发

发布时间：2021-05-12 02:59

　　随着对节能减排要求的日趋严格,作为新能源汽车之一的氢燃料电池车越来越受到人们的关注。车用氢燃料电池要求在各种恶劣环境下均能稳定工作,这对其核心部件空气压缩机的驱动控制提出了较高要求。电机转子位置信息的实时获取是电机精确控制的前提,传统机械位置传感器在恶劣环境下极易受到损坏。因此研究开发氢燃料电池车空气压缩机用无位置传感器电机驱动系统具有重要意义。论文概述了传统机械位置传感器在车用空气压缩机领域的局限和常用的电机驱动系统及无位置控制算法。针对氢燃料电池空气压缩机的工作特点,采用基于模型参考自适应理论对转子位置估算的方法进行了研究。基于永磁同步电机的矢量控制算法和三种坐标系下的电机数学模型,设计了模型参考自适应算法以进行位置估算。综合位置估算精度、响应速度等需求,设计了满足无位置传感器电机从启动到正常工作的控制策略,启动时对转子进行二次预定位,避免转子方向与A相轴呈π电角度而导致的不能定位的问题,按照I/F开环启动加速至1000r/min,切换到无位置双闭环矢量控制。两种算法的控制原理不同,且整个控制过程中不宜采用相同的PI整定参数,为减小电机在控制模式切换时的冲击,设计了从开环到闭环的平... 

【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：112 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 氢燃料电池空气供给系统概述
    1.3 永磁同步电机无位置传感技术研究现状
        1.3.1 零速及低速工况下电机位置无传感器估算技术
        1.3.2 中高速工况下电机位置无传感器估算技术
    1.4 本文主要研究内容
    1.5 本章小结
第2章 PMSM数学模型与空间矢量脉宽调制
    2.1 PMSM简介
    2.2 PMSM数学模型
        2.2.1 旋转磁动势
        2.2.2 PMSM在三相静止坐标系下的数学模型
        2.2.3 空间矢量变换
        2.2.4 PMSM在两相静止坐标系下的数学模型
        2.2.5 PMSM在两相同步坐标系下的数学模型
    2.3 空间矢量脉宽调制SVPWM
        2.3.1 SVPWM基本原理
        2.3.2 SVPWM指令电压及其作用时间
        2.3.3 SVPWM算法实现
    2.4 本章小结
第3章 PMSM无位置传感算法及全转速域控制策略
    3.1 模型参考自适应系统基本原理
    3.2 基于MRAS原理的转子速度和位置估计
        3.2.1 参考模型和可调模型
        3.2.2 自适应律和系统稳定性分析
    3.3 全转速域控制策略
        3.3.1 二次预定位与I/F控制
        3.3.2 I/F与MRAS切换控制
        3.3.3 PI调节器参数计算
    3.4 本章小结
第4章 PMSM驱动系统软硬件设计
    4.1 电机控制器硬件系统设计
        4.1.1 逆变器及其驱动模块
        4.1.2 电源供给模块
        4.1.3 系统保护模块
        4.1.4 信号采集处理模块
        4.1.5 主控模块
        4.1.6 PCB和电磁兼容设计
    4.2 嵌入式软件主体设计
    4.3 本章小结
第5章 算法建模仿真与调试实验
    5.1 PMSM矢量控制系统建模仿真
        5.1.1 SVPWM建模仿真
        5.1.2 PMSM矢量控制系统建模仿真
    5.2 全转速范围建模仿真
        5.2.1 中高速MRAS控制
        5.2.2 低速I/F控制
        5.2.3 I/F与MRAS切换控制
    5.3 电源系统功能调试
    5.4 本章小结
第6章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
参考文献
致谢
攻读硕士期间取得的学术成果
学位论文评阅及答辩情况表



本文编号：3182602