电动车用永磁同步电动机无位置传感器直接转矩控制系统研究

发布时间：2020-04-09 02:42

【摘要】：随着世界范围内电动汽车技术的不断发展,对电机驱动控制系统的性能提出了越来越高的要求。永磁同步电动机由于其体积小、重量轻以及功率密度高、效率高等特点,逐步成为了电动汽车用电机的首选,相应的永磁同步电动机驱动控制技术也逐渐成为各国研究的热点。本文以永磁同步电动机作为研究对象,对其相应的控制策略展开了研究,为电动汽车用永磁同步电动机驱动控制系统提供了一定的设计思路。首先,本文对电动汽车的发展历程进行了研究,对永磁同步电动机的直接转矩控制策略以及无位置传感器技术的发展进行了分析。对永磁同步电动机的基本结构以及工作原理进行了分析,给出了其数学模型。其次,对永磁同步电动机直接转矩控制理论进行了详细介绍,基于模糊控制理论,设计模糊PI控制器;基于定子电流最优控制策略,对给定参考磁链进行了分析设计,构建了变磁链调节器,据此搭建变磁链模糊直接转矩控制系统,并进行了系统仿真分析。此外,重点研究了卡尔曼滤波器算法,介绍了扩展卡尔曼滤波器的基本原理、数学模型以及状态估计方法,搭建了基于扩展卡尔曼滤波器的无位置传感器直接转矩控制系统,并进行了系统的仿真实验分析。最后,针对电动汽车用永磁同步电动机的控制系统进行了硬件与软件设计,简单介绍了控制系统各组成的硬件电路设计原理,并给出了部分器件的选型。对控制系统的软件设计进行了详细介绍,给出了各个控制子程序的设计流程图。
【图文】：

控制系统结构图,电动汽车

图 1.1 纯电动汽车驱动控制系统结构图Fig. 1.1 The structure of electric vehicle drive control system随着现代科学技术的发展以及人们对于汽车功能需求的不断提升，现代电动汽车正步往高效节能、智能化方向发展。图 1.1 为纯电动汽车驱动控制系统的结构示意图，看出现代电动汽车的主要组成包括电机及驱动控制系统、电池能量供应系统以电机动力子控制系统，该系统能够实现利用电池能量对电机的有效驱动，能量控制系统能够完成能量的回馈存储。该控制系统包含众多关键技术，主要有电机驱动技术、电子技术、能量管理技术等，与此同时现代智能电动汽车还要求具有自动导航与驾自动泊车、智能互联等功能。虽然电动汽车的发展势头一直延续火热，电动汽车技断得到提升，但是目前仍然存在许多问题亟需解决，主要包括以下几个方面[17]：(1) 电动机驱动控制的效率问题。由于纯电动汽车的能量来源只限于存储于蓄电池电能供给，因此，如何在有限的蓄电池容量内更大效率的利用电能成为当前技术的，为了提高电动汽车的运行里程，需要提高系统的能量转化效率，对电池能量进行的管理，因此，需要采用更为先进的控制方法。(2) 基于永磁同步电动机固有的特性性能，为了实现电机的高效率运行，还需要进对其控制策略进行研究。对于电机的控制系统结构，要尽可能的进行简化，同时对

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应速度快等优点。本章将永磁同步电动机作为研究对象，同技术进行分析介绍，构建基于直接转矩控制的永磁同步电动机步电动机基本结构及工作原理同步电动机结构特点于传统电励磁的同步电动机原理，永磁同步电动机的原理与传原理相同，但是在内部转子结构方面，永磁同步电动机没有励电动机其内部磁场的产生由电励磁产生，而永磁同步电动机内现励磁过程，转子磁场的产生是由永磁体的旋转而产生。同时有电刷以及集电环等装置，因此电机没有励磁损耗，在运行可靠性得到提升，功率因素也得以提高。基于 PMSM 简单的装配成本也得到降低。磁同步电动机转子上永磁体的安装位置以及形式的不同，可两类基本结构：表面式与内置式，其基本结构如图 2.1 所示
【学位授予单位】：西华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TP273;U469.72

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