新能源汽车用凸极永磁同步电机滑模无位置传感器研究

发布时间：2017-07-31 12:19

  本文关键词：新能源汽车用凸极永磁同步电机滑模无位置传感器研究

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【摘要】：基于无位置传感器技术的永磁同步电机矢量控制调速系统结构简单、易维护、体积小、成本低,适用于对体积和安全性能要求较高的新能源汽车上。无位置传感器的种类很多,本文分析各种算法的特点及适用场合,结合永磁同步电机的特点和系统需求,选择对电机参数扰动和外界环境扰动具有较强鲁棒性的滑模变结构无位置传感器进行研究。论文先建立了采用机械式传感器的传统永磁同步电机矢量控制系统模型,分析了机械传感器故障时的控制失效过程,并在原有控制环节中加入滑模位置观测器,来增加新能源汽车的安全性。通过对滑模算法的原理分析,确定了两个具体研究内容,即对滑模中抖振进行抑制和对观测位置进行相位补偿。然后,针对滑模变结构中特有的观测位置抖振现象进行机理分析,通过三种方法进行改进,第一种采用随转速变化的控制函数比例值代替恒定的比例值;第二种采用连续化的控制函数代替开关函数;第三种采用锁相环对反电动势进行相位跟踪,论文进行仿真和实测,验证了这些方法削弱抖振的效果。接着,对滑模变结构的观测位置相位延迟进行分析。滑模变结构位置观测器中使用低通滤波器滤除高频干扰信号,保留有效的反电动势信号。本文分析了一般计算法的缺点,通过建立四阶的滑模状态方程,消除了低通滤波器带来的相位误差。针对实验平台中的凸极性永磁同步电机进行数学分析,分析了扩展反电动势带来的相位漂移,通过工程标定法进行补偿,通过实验验证了补偿效果。最后,在TMSDSP28335实验平台上进行软件设计和运行验证,发现采用变化的比例和连续化函数都能很好的抑制效果、后级的锁相环可以滤除反电动势中的高频干扰信号且能很好的跟踪反电动势的相位。采用线性查表法进行补偿后,扭矩输出可以很好的跟踪给定输入。完成电机全工况下的滑模无位置传感器运行,验证了滑模观测器设计的正确性。
【关键词】：新能源汽车 永磁同步电机 滑模变结构 无位置传感器 滑模抖振
【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】：2015
【分类号】：U469.7;TM341
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第1章 绪论8-15
• 1.1 课题背景及研究的目的和意义8-9
• 1.2 国内外研究发展现状9-13
• 1.2.1 无位置传感器研究进展9-10
• 1.2.2 无位置传感器算法的分类与分析10-13
• 1.3 主要研究内容13-15
• 第2章 滑模无位置传感器矢量控制系统15-28
• 2.1 引言15
• 2.2 传统永磁同步电机矢量控制系统15-21
• 2.2.1 永磁同步电机模块及坐标变换16-18
• 2.2.2 电机工作模式及矢量控制方式模块18-20
• 2.2.3 空间矢量脉宽调制模块20-21
• 2.3 滑模变结构无位置传感器矢量控制系统21-27
• 2.3.1 滑模的可达性和稳定性22-23
• 2.3.2 滑动运动的鲁棒性23-24
• 2.3.3 基于滑模位置观测器的永磁同步电机控制24-26
• 2.3.4 滑模无位置传感器矢量控制系统仿真26-27
• 2.4 本章小结27-28
• 第3章 滑模观测位置抖振的产生与削弱28-42
• 3.1 引言28
• 3.2 抖振的产生与消弱方法28-32
• 3.2.1 抖振产生的原因28-29
• 3.2.2 开关函数的比例系数29-30
• 3.2.3 开关函数的连续化30-31
• 3.2.4 锁相环原理及运用31-32
• 3.3 仿真结果分析32-38
• 3.4 实验结果分析38-41
• 3.5 本章小结41-42
• 第4章 凸极电机滑模观测相位的漂移补偿42-53
• 4.1 引言42
• 4.2 相位延迟的处理42-49
• 4.2.1 低通滤波器相位延迟补偿42-43
• 4.2.2 四阶观测器43-46
• 4.2.3 仿真结果及分析46-49
• 4.3 基于凸极性永磁同步电机的扩展反电动势状态方程49-52
• 4.4 本章小结52-53
• 第5章 软件设计与切换实验结果53-63
• 5.1 引言53
• 5.2 软件设计53-57
• 5.2.1 系统主程序54-55
• 5.2.2 中断子程序55-57
• 5.3 切换实验57-61
• 5.4 本章小结61-63
• 结论63-64
• 参考文献64-69
• 致谢69

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 鲁文其;黄文新;胡育文;;永磁同步电动机新型滑模观测器无传感器控制[J];控制理论与应用;2009年04期

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本文编号：599115