永磁轮毂电机状态反馈控制与无位置传感器控制研究
发布时间：2021-04-19 21:22
随着环境污染和资源短缺问题日益严峻,节能减排愈发受到人们的重视。新能源汽车的发展是事关民族复兴的重大战略。汽车电动化是节能减排的重要措施之一。轮毂电机（Hub Motor,HM）是一种直接置于车轮中的电机,相较于传统汽车的驱动形式,轮毂电机汽车省去了笨重的机械传动系统,从而大大提升了电池能量利用率,能够提高车辆操纵稳定性和安全性,因此轮毂电机也被业界称为电动汽车的终极驱动形式。由于永磁同步电机（Permanent Magnet Synchronous Motor,PMSM）与其他类型的电机相比,具有高功率密度、低损耗、体积小等优点,因此永磁轮毂电机（Permanent Magnet Synchronous Hub Motor,PMSHM）是目前使用最广泛的轮毂电机之一。寻求更高性能的PMSHM控制算法对于提升PMSHM性能有重要意义。本文在国家自然科学基金（51875261）、江苏省杰出青年基金项目（BK20180046）与江苏省优秀青年基金项目（BK20170071）的支持下,针对新能源汽车用PMSHM的基本原理、控制方法、基于dSPACE的快速控制原型平台搭建和实验验证等进行研究。...
【文章来源】：江苏大学江苏省
【文章页数】：95 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 课题背景与意义
1.2 车用永磁轮毂电机控制技术研究现状
1.3 主要研究内容
第二章 PMSHM数学模型及矢量控制
2.1 永磁同步电机的结构与工作原理
2.2 永磁轮毂电机数学模型
2.3 永磁轮毂电机的坐标变换坐标变换
2.4 空间矢量脉宽调制技术
2.5 永磁轮毂电机矢量控制系统及仿真
2.6 本章小结
第三章 基于灰狼优化算法的PMSHM状态反馈控制
3.1 永磁轮毂电机模型线性化
3.2 状态反馈控制器设计
3.3 灰狼优化算法原理
3.4 控制器参数优化
3.5 永磁轮毂电机状态反馈控制系统仿真
3.5.1 无负载工况
3.5.2 恒定负载工况
3.5.3 变化负载工况
3.6 本章小结
第四章 基于二分查找法的PMSHM无位置传感器控制
4.1 基于反电动势的无位置传感器控制
4.2 基于二分查找法的锁相环
4.3 起动策略
4.3.1 起动加速阶段
4.3.2 起动过渡阶段
4.4 本章小结
第五章 基于dSPACE的永磁轮毂电机快速原型开发平台
5.1 V型开发流程概述
5.2 基于dSPACE快速控制原型开发平台
5.3 功率主电路系统硬件设计与实现
5.3.1 IGBT与IGBT驱动芯片电路设计
5.3.2 母线电压保护设计
5.3.3 电源电路设计
5.4 软件设计
5.5 本章小结
第六章 实验对比分析
6.1 状态反馈控制器实验对比分析
6.1.1 无负载起动时电机的动静态特性
6.1.2 负载起动时电机的动静态特性
6.1.3 负载变化时电机的动静态特性
6.2 基于二分查找法的无位置传感器控制方法实验对比分析
6.2.1 起动加速与过渡
6.2.2 BSA-PLL与传统PLL的稳态性能比较
6.2.3 BSA-PLL与传统PLL在参考转速突变情况下的动态特性比较
6.2.4 BSA-PLL与传统PLL在负载突变下情况下的动态特性比较
6.3 本章小结
第七章 总结与展望
7.1 总结
7.2 展望
参考文献
攻读硕士研究生学位期间研究成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]产业融合背景下的新能源汽车技术发展趋势[J]. 王震坡,黎小慧,孙逢春. 北京理工大学学报. 2020(01)
[2]表贴式永磁同步轮毂电机低速位置检测研究[J]. 李伟力,璩克旺,曹君慈,徐国卿,张奕黄. 电机与控制学报. 2019(09)
[3]轮毂电机全速度范围无位置传感器控制研究[J]. 赵其进,廖自力,张运银,蔡立春. 兵工学报. 2019(05)
[4]永磁同步电机调速系统H∞鲁棒控制[J]. 侯利民,申鹤松,阎馨,刘宇. 电工技术学报. 2019(07)
[5]基于双滑模的永磁同步电机直接转矩控制[J]. 潘峰,闫庚龙,苑伟华,秦国锋,虞嫣然. 电工技术学报. 2018(S2)
[6]电动汽车用转子永磁型无刷电机与控制系统容错技术综述[J]. 张丽,朱孝勇,左月飞. 中国电机工程学报. 2019(06)
[7]中国新能源汽车产业与技术发展现状及对策[J]. 马建,刘晓东,陈轶嵩,汪贵平,赵轩,贺伊琳,许世维,张凯,张一西. 中国公路学报. 2018(08)
[8]基于分布式预测控制的轮毂电机电动汽车横摆稳定控制[J]. 钟国旗,刘志远,何朕,井后华. 电机与控制学报. 2018(07)
[9]改进的灰狼优化算法及其高维函数和FCM优化[J]. 张新明,王霞,康强. 控制与决策. 2019(10)
[10]一种改进的永磁同步电机低速无位置传感器控制策略[J]. 李孟秋,王龙. 电工技术学报. 2018(09)
博士论文
[1]永磁同步电动机无传感器控制关键技术研究[D]. 谷善茂.中国矿业大学 2009
硕士论文
[1]电动汽车用永磁同步电机模型预测控制及快速开发平台研究[D]. 朱斌.江苏大学 2019
本文编号：3148333
【文章来源】：江苏大学江苏省
【文章页数】：95 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 课题背景与意义
1.2 车用永磁轮毂电机控制技术研究现状
1.3 主要研究内容
第二章 PMSHM数学模型及矢量控制
2.1 永磁同步电机的结构与工作原理
2.2 永磁轮毂电机数学模型
2.3 永磁轮毂电机的坐标变换坐标变换
2.4 空间矢量脉宽调制技术
2.5 永磁轮毂电机矢量控制系统及仿真
2.6 本章小结
第三章 基于灰狼优化算法的PMSHM状态反馈控制
3.1 永磁轮毂电机模型线性化
3.2 状态反馈控制器设计
3.3 灰狼优化算法原理
3.4 控制器参数优化
3.5 永磁轮毂电机状态反馈控制系统仿真
3.5.1 无负载工况
3.5.2 恒定负载工况
3.5.3 变化负载工况
3.6 本章小结
第四章 基于二分查找法的PMSHM无位置传感器控制
4.1 基于反电动势的无位置传感器控制
4.2 基于二分查找法的锁相环
4.3 起动策略
4.3.1 起动加速阶段
4.3.2 起动过渡阶段
4.4 本章小结
第五章 基于dSPACE的永磁轮毂电机快速原型开发平台
5.1 V型开发流程概述
5.2 基于dSPACE快速控制原型开发平台
5.3 功率主电路系统硬件设计与实现
5.3.1 IGBT与IGBT驱动芯片电路设计
5.3.2 母线电压保护设计
5.3.3 电源电路设计
5.4 软件设计
5.5 本章小结
第六章 实验对比分析
6.1 状态反馈控制器实验对比分析
6.1.1 无负载起动时电机的动静态特性
6.1.2 负载起动时电机的动静态特性
6.1.3 负载变化时电机的动静态特性
6.2 基于二分查找法的无位置传感器控制方法实验对比分析
6.2.1 起动加速与过渡
6.2.2 BSA-PLL与传统PLL的稳态性能比较
6.2.3 BSA-PLL与传统PLL在参考转速突变情况下的动态特性比较
6.2.4 BSA-PLL与传统PLL在负载突变下情况下的动态特性比较
6.3 本章小结
第七章 总结与展望
7.1 总结
7.2 展望
参考文献
攻读硕士研究生学位期间研究成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]产业融合背景下的新能源汽车技术发展趋势[J]. 王震坡,黎小慧,孙逢春. 北京理工大学学报. 2020(01)
[2]表贴式永磁同步轮毂电机低速位置检测研究[J]. 李伟力,璩克旺,曹君慈,徐国卿,张奕黄. 电机与控制学报. 2019(09)
[3]轮毂电机全速度范围无位置传感器控制研究[J]. 赵其进,廖自力,张运银,蔡立春. 兵工学报. 2019(05)
[4]永磁同步电机调速系统H∞鲁棒控制[J]. 侯利民,申鹤松,阎馨,刘宇. 电工技术学报. 2019(07)
[5]基于双滑模的永磁同步电机直接转矩控制[J]. 潘峰,闫庚龙,苑伟华,秦国锋,虞嫣然. 电工技术学报. 2018(S2)
[6]电动汽车用转子永磁型无刷电机与控制系统容错技术综述[J]. 张丽,朱孝勇,左月飞. 中国电机工程学报. 2019(06)
[7]中国新能源汽车产业与技术发展现状及对策[J]. 马建,刘晓东,陈轶嵩,汪贵平,赵轩,贺伊琳,许世维,张凯,张一西. 中国公路学报. 2018(08)
[8]基于分布式预测控制的轮毂电机电动汽车横摆稳定控制[J]. 钟国旗,刘志远,何朕,井后华. 电机与控制学报. 2018(07)
[9]改进的灰狼优化算法及其高维函数和FCM优化[J]. 张新明,王霞,康强. 控制与决策. 2019(10)
[10]一种改进的永磁同步电机低速无位置传感器控制策略[J]. 李孟秋,王龙. 电工技术学报. 2018(09)
博士论文
[1]永磁同步电动机无传感器控制关键技术研究[D]. 谷善茂.中国矿业大学 2009
硕士论文
[1]电动汽车用永磁同步电机模型预测控制及快速开发平台研究[D]. 朱斌.江苏大学 2019
本文编号：3148333
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