基于电动汽车的异步电机高性能容错控制系统研究

发布时间：2017-03-18 17:05

  本文关键词：基于电动汽车的异步电机高性能容错控制系统研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：目前能源与环境问题日益严峻,电动汽车作为交通出行的新工具受到世界范围内的持续关注。相比德美日,我国电动汽车技术仍有差距,急需发展。电动汽车电驱动系统作为核心环节必须在可靠性上得到强有力的保证,其内部任何一个器件的故障都可能造成安全事故,而故障与事故必将阻碍电动汽车这一新事物的推广与市场化。容错控制技术便是致力于解决故障问题带来的种种不良影响,可见将容错控制技术应用在电动汽车电驱系统具有重要的现实意义。电动汽车电驱系统中速度传感器由于工作环境的恶劣复杂而难免发生故障,所以针对速度传感器失效的容错控制不可或缺。容错控制系统中故障的检测准确性与时效性,速度估算的精确性以及算法切换的平滑稳定性都是需要完善与改进的重要问题。本文即是基于上述问题,针对速度传感器故障进行了容错控制系统的研究与设计。通过本文的研究能够在应对速度传感器失效时达到故障检测迅速、转速估算准确、算法切换平滑的效果,提高电驱系统的可靠性以及电动汽车的舒适性。本文首先对电动汽车的发展现状和趋势进行介绍,对比相关领域国内外形势,对电动汽车电驱动技术、故障诊断方法、速度估算策略进行了简单介绍。其次,研究了电动汽车的异步电机矢量控制,对其原理和实现方式进行了介绍,在此基础上,介绍本文所研究的带容错模块的高性能改进间接矢量控制系统。再次,对基于模型参考自适应的转速辨识算法进行研究。对现有的基于模型参考自适应的转速辨识算法进行对比分析、总结归纳。重点研究了一种新的转速辨识算法,对其过程进行推导和分析,并且对该算法的参数敏感性进行了研究。再次,对速度传感器原理以及常见故障形式进行简单介绍,并研究一种结构简单而行之有效的故障检测方法,重点研究一种实现故障前后平滑切换的控制方式,利用模糊控制理论对平滑切换模块进行设计。最后,通过仿真分析与实验验证,证明理论分析的可行性与正确性。
【关键词】：电动汽车 异步电机 模型参考自适应系统 容错控制 平滑协换
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U469.72;TM343
【目录】：

• 致谢5-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-10
• 1 引言10-18
• 1.1 课题研究背景10-11
• 1.2 课题研究意义11-12
• 1.3 课题研究现状12-16
• 1.3.1 电动汽车用电动机及其控制12-13
• 1.3.2 故障诊断及容错控制13-14
• 1.3.3 异步电机速度估算方法14-16
• 1.4 论文主要内容16-18
• 2 带容错控制模块的矢量控制策略18-28
• 2.1 矢量控制的基本原理18-21
• 2.2 矢量控制的基本实现方式21-24
• 2.3 SVPWM调制方式24-25
• 2.4 电机相电压重构25-27
• 2.5 本章小结27-28
• 3 基于MRAS的无速度传感器矢量控制系统研究28-42
• 3.1 模型参考自适应(MRAS)的基本理论28-30
• 3.2 基于模型参考自适应的转速辨识30-35
• 3.2.1 基于转子磁链的MRAS转速辨识30-32
• 3.2.2 基于反电动势的MRAS转速辨识32-33
• 3.2.3 基于瞬时无功功率的MRAS转速辨识33-35
• 3.3 基于励磁电感能量的MRAS转速辨识35-36
• 3.4 参数敏感性分析36-39
• 3.5 本章小结39-42
• 4 电动汽车速度传感器失效容错控制系统设计42-52
• 4.1 电动汽车速度传感器工作原理42-43
• 4.2 电动汽车速度传感器常见故障43-44
• 4.3 基于阈值判断的速度传感器故障检测44
• 4.4 速度传感器失效容错控制策略44-45
• 4.5 基于模糊理论的平滑切换控制器45-50
• 4.5.1 基于简单权函数的切换策略46
• 4.5.2 基于模糊理论的切换策略46-50
• 4.6 本章小结50-52
• 5 建模仿真及实验验证52-66
• 5.1 建模及仿真52-54
• 5.1.1 基于励磁电感能量的MRAS模型52-53
• 5.1.2 故障检测模块建模53
• 5.1.3 模糊控制模块建模53-54
• 5.2 仿真结果分析54-61
• 5.2.1 基于励磁电感能量的MRAS模型仿真结果55-57
• 5.2.2 故障诊断模块仿真分析57-58
• 5.2.3 平滑切换模块仿真分析58-61
• 5.3 实验验证61-65
• 5.3.1 容错控制软件流程设计61-62
• 5.3.2 实验结果分析62-65
• 5.4 本章小结65-66
• 6 总结与展望66-68
• 6.1 论文总结66
• 6.2 未来展望66-68
• 参考文献68-72
• 作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果72-76
• 学位论文数据集76

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本文编号：254753