低速电动车PMSM控制器开发与谐波抑制策略研究

发布时间：2023-01-29 07:54

　　低速电动车在我国三、四线城市及农村地区具有较大市场,但成本要求苛刻。目前低速电动车往往采用气隙磁场畸变较大的低成本永磁同步电机,且大多采用霍尔传感器进行转子位置检测,精度低。为解决转子角度获取不准确的问题,选用分辨率高的磁编码器来检测转子位置。同时针对低速电动车的低成本要求,研究开发其电机控制器,探讨抑制谐波电流的方法,具有工程价值和学术意义。论文的主要研究内容包括:分析了永磁同步电机的结构,研究矢量控制的工作原理,在此基础上建立理想状态下永磁同步电机（PMSM）数学模型。同时对电机谐波电流产生的原因进行详细分析,建立PMSM谐波数学模型,提出谐波抑制策略来降低电机定子相电流中5、7次谐波电流含量,改善电流波形。通过MATLAB/Simulink仿真软件,分别建立谐波抑制前后的矢量控制调速系统仿真模型。在不同转速和负载下进行仿真,得到电机电流和转矩波形,对仿真结果进行对比分析,验证所采用的PMSM谐波抑制策略的可行性和有效性,为软件编程提供指导。在仿真分析的基础上,依据实验用电机的参数,选用高性能的32位单片机STM32F103RCT6作为PMSM控制器的主处理器,同时选用成本低,分辨... 

【文章页数】：85 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
中文摘要
英文摘要
1 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状分析
        1.2.1 PMSM控制器国内外发展现状
        1.2.2 谐波抑制策略研究现状
    1.3 主要研究内容
2 低速电动车PMSM谐波分析与抑制策略
    2.1 PMSM的基本结构
    2.2 矢量控制算法研究
        2.2.1 PMSM坐标变换
        2.2.2 PMSM数学模型
        2.2.3 矢量控制仿真建模
    2.3 永磁同步电机谐波分析
        2.3.1 逆变器死区谐波分析
        2.3.2 PMSM本体谐波分析
        2.3.3 PMSM谐波数学模型
    2.4 PMSM谐波抑制策略
    2.5 本章小结
3 PMSM谐波抑制策略的建模与仿真分析
    3.1 PMSM谐波抑制仿真模型
    3.2 仿真系统模块介绍
        3.2.1 PMSM仿真模块
        3.2.2 PI控制模块
        3.2.3 坐标变换模块
        3.2.4 谐波抑制模块
        3.2.5 SVPWM模块
        3.2.6 死区模块
    3.3 谐波抑制策略的仿真结果与分析
    3.4 本章小结
4 PMSM控制系统硬件设计
    4.1 控制器驱动板设计
        4.1.1 主处理器
        4.1.2 转子位置传感器选择和接口电路设计
        4.1.3 电流采样电路
        4.1.4 功率管及驱动电路
        4.1.5 电源转换电路
        4.1.6 温度检测电路
    4.2 PCB设计和控制器硬件
    4.3 电机转子初始角度定位
    4.4 本章小结
5 PMSM控制系统软件设计
    5.1 总体设计
    5.2 软件主程序设计
    5.3 软件子程序设计
        5.3.1 位置检测与转速测定程序设计
        5.3.2 电流采样程序设计
        5.3.3 转速电流双闭环程序设计
        5.3.4 谐波抑制程序
        5.3.5 SVPWM程序
    5.4 数据处理格式
    5.5 本章小结
6 实验结果分析
    6.1 PMSM实验平台
        6.1.1 实验平台的搭建
        6.1.2 实验设备选择
    6.2 实验结果及对比分析
        6.2.1 控制器性能测试
        6.2.2 电机转矩电流波形及分析
    6.3 本章小结
7.总结与展望
    7.1 工作总结
    7.2 后期展望
参考文献
附录
    A 作者在攻读学位期间参加的科研项目
    B 学位论文数据集
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]一种基于自适应线性神经网络算法的永磁同步电机电流谐波提取和抑制方法[J]. 王硕,康劲松.  电工技术学报. 2019(04)
[2]电动车用永磁同步电机定子谐波优化控制[J]. 王硕,王旭东,金宁治,刘宇博,谢瑞.  哈尔滨理工大学学报. 2018(05)
[3]基于槽口偏移的永磁同步电动机齿槽转矩抑制[J]. 杜晓彬,黄开胜,谭耿锐,黄信.  微特电机. 2018(09)
[4]永磁同步电机控制策略研究[J]. 闫荣妮,王瑞男,张伟.  防爆电机. 2018(04)
[5]基于Simulink的永磁电机控制系统建模与仿真[J]. 戴明阳,汪旭东,许孝卓,封海潮.  软件导刊. 2018(08)
[6]基于模糊逻辑的PMSM转矩谐波反馈控制[J]. 帅海燕,邹必昌.  微特电机. 2018(01)
[7]中国低速电动车产业的现状、问题与未来发展策略[J]. 赵福全,赵世佳,刘宗巍.  汽车工程学报. 2017(05)
[8]电动车用永磁同步电机矢量控制策略[J]. 张宽,文红举,范钰琢,熊亮.  汽车工程师. 2017(01)
[9]一种永磁同步电机总谐波电流抑制方法[J]. 王旭东,李鑫,周凯,隋馨.  哈尔滨理工大学学报. 2016(05)
[10]基于PI的永磁同步电机转矩脉动抑制研究[J]. 郑博元,张荣建,胡建辉,徐永向.  微电机. 2016(07)



本文编号：3732647