EHPS系统用永磁同步电机无位置传感器控制研究

发布时间：2017-10-21 16:40

  本文关键词：EHPS系统用永磁同步电机无位置传感器控制研究

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【摘要】：汽车技术对辅助系统电动化的发展要求导致本文以电动液压助力转向系统(EHPS)作为研究重点。在传统的助力电机调速系统中,是通过转子轴上安装的位置传感器,来得到电机的转子位置和速度,由于传统的位置传感器存在诸多不足,制约助力电机调速系统的发展。本文考虑在EHPS系统助力电机上应用无位置传感器控制技术,以取消传统霍尔效应或光电式位置传感器,可以有效降本增效,简化结构,这使得对永磁同步电机无位置传感器控制做进一步完善具有十分重要的意义。本文结合EHPS系统的结构及助力特性,根据系统对助力电机提出的控制要求,对EHPS系统用永磁同步电机的无位置传感器控制展开研究,验证EHPS系统中助力电机选用永磁同步电机并应用无位置传感器控制方法的可行性。文章首先研究EHPS系统的工作原理与助力特性,建立系统的数学模型,利用MATLAB/Simulink建立EHPS系统的仿真模型;对EHPS系统中电机转速与液压助力的关系进行仿真分析,得出EHPS系统对助力电机的控制要求。然后,根据助力电机的控制要求,针对EHPS系统用永磁同步电机,提出与之匹配的控制方案,选定适合的电机控制策略与无位置传感器控制方法,分析选定的无位置传感器控制方法的基本原理和控制模型。最后,通过提出的电机控制方案,建立基于高频信号注入法的永磁同步电机无传感器系统仿真模型,完成电机转速控制。通过仿真分析来验证提出的方案的可行性,实现EHPS系统用永磁同步电机的无位置传感器控制。仿真结果证明应用脉振高频电压注入法的助力电机无位置传感器控制系统能够实现电机转速的调节,验证EHPS系统中助力电机选用永磁同步电机并应用无位置传感器控制方法的可行性。
【关键词】：永磁同步电机 无位置传感器 矢量控制 高频信号注入法
【学位授予单位】：北京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U463.4
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-16
• 1.1 课题背景及研究的目的和意义10-11
• 1.2 国内外研究现状及发展趋势11-15
• 1.2.1 EHPS系统的发展现状11-12
• 1.2.2 永磁同步电机的发展现状12
• 1.2.3 永磁同步电机控制理论的发展现状12-14
• 1.2.4 无位置传感器控制的发展现状14-15
• 1.3 本文的主要研究内容15-16
• 第2章 EHPS系统的数学模型和控制策略16-27
• 2.1 EHPS系统的数学模型16-24
• 2.1.1 转向盘到转向柱、转向扭杆的数学模型16-17
• 2.1.2 转向柱到转阀阀口开度的数学模型17-19
• 2.1.3 转向阀阀口开度到油压变化的数学模型19-21
• 2.1.4 油压助力到齿条位移的数学模型21-22
• 2.1.5 小齿轮的数学模型22
• 2.1.6 齿条位移到车轮转角的数学模型22-23
• 2.1.7 求解齿条位移的数学模型23
• 2.1.8 车轮转角与齿条位移的对应关系23-24
• 2.2 EHPS系统的控制策略24-26
• 2.2.1 EHPS系统的助力特性24-25
• 2.2.2 EHPS系统上层控制策略25-26
• 2.3 本章小结26-27
• 第3章 EHPS系统的仿真分析与助力电机的控制策略27-48
• 3.1 EHPS系统的仿真模型27-32
• 3.1.1 转向盘到转向柱、转向扭杆的仿真模型27-28
• 3.1.2 齿条位移到小齿轮转角的仿真模型28-29
• 3.1.3 电机转速到齿轮泵流量以及系数k的仿真模型29
• 3.1.4 求解小齿轮传递作用力、力矩的仿真模型29-30
• 3.1.5 求解转向阀开度的仿真模型30
• 3.1.6 求解液压动力缸作用油压的仿真模型30-31
• 3.1.7 EHPS系统的仿真模型31-32
• 3.2 EHPS系统的仿真分析32-35
• 3.2.1 电机转速与液压助力的关系32-34
• 3.2.2 助力电机的控制要求34-35
• 3.3 助力电机的控制策略35-46
• 3.3.1 永磁同步电机的基本控制方法35
• 3.3.2 永磁同步电机的矢量控制方法35-36
• 3.3.3 助力电机的无位置传感器控制方法36-38
• 3.3.4 高频信号注入法的比较38-40
• 3.3.5 脉振高频电压注入法的基本原理40-43
• 3.3.6 脉振高频电压注入法的控制策略43-46
• 3.4 本章小结46-48
• 第4章 助力电机无位置传感器控制系统的仿真研究48-69
• 4.1 永磁同步电机的数学模型48-53
• 4.1.1 永磁同步电机类型的选择48-49
• 4.1.2 永磁同步电机的d-q坐标系数学模型49-53
• 4.2 永磁同步电机的矢量控制模型53-56
• 4.2.1 基于脉振高频电压注入法的矢量控制模型53-55
• 4.2.2 转速环和电流环的设计55-56
• 4.3 电机的脉振高频电压注入法仿真研究56-64
• 4.3.1 高速区运行仿真57-60
• 4.3.2 低速区运行仿真60-63
• 4.3.3 突反转运行仿真63-64
• 4.4 影响高频电压注入法转子位置估计的因素64-68
• 4.4.1 注入高频电压频率及幅值的影响65-66
• 4.4.2 系统硬件的影响66-67
• 4.4.3 滤波器的影响67
• 4.4.4 多凸极的影响67-68
• 4.5 本章小结68-69
• 结论69-70
• 参考文献70-74
• 致谢74

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本文编号：1074366