车用永磁同步电机控制系统安全稳定性研究

发布时间：2020-06-27 19:41

【摘要】：能源危机环境恶化及安全问题使得人们对作为交通工具混合动力汽车(HEV)的关注越来越高。安全可靠稳定运行是人们对混合动力汽车的基本要求,永磁同步电机作为混合动力汽车的驱动,其安全可靠运行直接影响到混合动力汽车的安全运行。课题以混合动力汽车的驱动为研究对象,以混合电动汽安全稳定运行为研究内容,从控制角度对混合动力汽车用永磁同步电机(PMSM)控制性能、控制系统安全稳定展开研究,主要研究内容如下:1.车用电机出现故障,直接影响到混合动力汽车的安全运行。分析研究PMSM线圈短路等故障。对电机发故障时,故障特征信息进行检测与分析,采用法:高频注入法、神经网络来检测方法、PARK矢量法、卡尔曼滤波(UKF)算法对信号进行采集分析,从控制方法上改善和弥补由于电机故障对电动汽车安全运行影响。2.混合动力汽车高速运行需要实时控制驱动电机的转速,速度检测装置一旦出现故障动力汽车将会失控无法运行,带来严重安全问题,为弥补传统速度检测的高故障率、低安全性、昂贵成本等弊端。研究混合动力汽车无位置传感器位置和速度估算方法,提高混合动力汽车安全稳定性。3.根据永磁同步电机的数学动态模型分析了各种控制方法如:直接转矩控制(DTC)、矢量控制(VF)、变频变压控制(VVVF);并对各控制方法作了详细介绍;大致分析了混合动力汽车电驱动系统的结构,特别是对并联式混合动力电机控制驱动系统布局作出分析;并具体论述了空间矢量脉宽调制(SVPWM)这种技术的基本原理,并在论述原理的基础上给出了PWM脉冲波信号与扇区选择波形。4.混合动力汽车运行中出现抖动,直接影响到电动汽车的安全和寿命。从混合动力汽车产生的抖动的机理出发,研究产生抖动原因(控制带来的抖动、机械传动部分)。采用滑膜变结构的控制方法:切换函数采用饱和函数替代开关函数以减少“抖振”,利用低通录波器滤除反电动势,提高反电动势估算精度等原理和方法作出了详细叙述。达到消除混合动力汽车运行中的抖动现象,保证混合动力汽车的安全稳定运行的目的。5.构建TMS320F28335芯片为控制核心的永磁同步电机控制系统。硬件方面主要大体设计了混合动力汽车安全驱动系统,采用了大家熟悉的智能功率模块IPM作为系统的功率开关元件开发控制系统硬件,并对混合动力汽车在滑膜结构下的无速度控制系统进行了软件的设计,测出PMSM的定、转子侧电流和额定转速下的有功和无功波形图,从而并拓展了PMSM在混合动力汽车上安全稳定的研究。
【学位授予单位】：上海应用技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U469.7
【图文】：

（a） (b) (c) (d)图 3.1 转子的槽型分布图Fig 3.1 groove profile of a rotorPMSM 的磁场定向的原则：永磁同步电机中通入三相正弦电流会产生三相旋转电动势。三相旋转电

（c）转速突变下的转角误差 （d）转速突变下转速的误差图 4.3 转速突变时仿真波形Fig4.3 simulation waveform when rotating speed is abrupt（2）车用永磁同步电机开始时转速由 0rpm 上升到为 200rpm，在 0.05s 速突变，从 200rpm 上升到 500rpm,下图 4.3 为使用变结构时候的开关函数波形。

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本文编号：2732016