基于模型观测的电动车用异步电机的电压补偿研究

发布时间：2017-08-19 15:33

  本文关键词：基于模型观测的电动车用异步电机的电压补偿研究

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【摘要】：在当今能源短缺以及环境污染严重的社会背景下,纯电动车以其零排放、低污染逐渐被重点关注。电驱动系统作为传统汽车动力系统的替代部分,在纯电动汽车中起着至关重要的作用。而且以交流异步电机为控制对象的纯电动汽车电驱动系统如今已经成为研究的主流。但是交流异步电机在。实际应用中由于逆变器、开关元器件等引起的相电压畸变问题一直影响着控制算法的精确性。本文研究内容主要针对交流异步电机的矢量控制策略以及相电压补偿技术进行研究,期望可以通过研究有效抑制相电压畸变,提高异步电机驱动系统的性能。建立电动车用交流异步电机数学模型,推导电机电磁转矩以及相电压公式,对转差频率矢量控制进行详细阐述并且建立交流异步电机的矢量控制仿真模型,然后对仿真模型进行仿真实验,验证系统的动、静态特性,验证转差频率矢量控制系统的可靠性。总结相电压畸变产生的原因,对各种因素进行了详细的研究,同时也分析相电压畸变产生后对整个异步电机控制系统的影响。在异步电机两相旋转坐标系的相电压公式的基础上建立状态观测器,利用状态观测器对相电压误差进行估计,并且对已有的相电压观测器补偿方法进行改进,消除了两轴之间的相互干扰。在异步电机转差频率矢量控制的仿真系统基础上,利用建立的改进的降维状态观测器,对相电压误差进行估计,然后前馈给目标电压进行补偿。最后进行仿真实验,验证改进的相电压补偿方法的有效性。设计电动车用交流异步电机控制器,不仅完成控制器控制板、驱动板、功率板的设计,同时通过电路检测完成了控制器的调试,在控制器的基础上搭建异步电机控制实验平台。然后利用开发环境编写了电机控制程序,完成异步电机的速度与电流双闭环矢量控制,紧接着在程序中加入异步电机相电压补偿的程序,在实验台上对本文改进的基于降维观测器的相电压补偿方法进行实验验证,实验结果表明改进后的补偿方法不仅削弱了谐波分量,同时也改善了系统控制性能。
【关键词】：交流异步电机 相电压补偿 降维观测器 转差频率 矢量控制
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U469.72
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第1章 绪论8-17
• 1.1 课题背景及研究的目的和意义8-9
• 1.2 国内外研究现状9-15
• 1.2.1 纯电动汽车发展9-10
• 1.2.2 电动汽车电驱动系统10-12
• 1.2.3 交流异步电机控制的典型方法12-13
• 1.2.4 交流异步电机相电压补偿研究现状13-15
• 1.2.5 交流异步电机相电压补偿现状简析15
• 1.3 本文的主要研究内容15-17
• 第2章 异步电机的矢量控制及相电压补偿策略17-31
• 2.1 异步电机相电压畸变产生及影响17-21
• 2.1.1 异步电机相电压畸变的产生17-19
• 2.1.2 异步电机相电压畸变的影响19-21
• 2.2 异步电机的矢量控制原理21-25
• 2.2.1 异步电机的数学模型21-24
• 2.2.2 异步电机的矢量控制24-25
• 2.3 基于降维状态观测器的相电压补偿策略25-29
• 2.3.1 降维状态观测器25-27
• 2.3.2 基于降维扰动观测器的相电压补偿策略27-28
• 2.3.3 状态观测器相电压补偿策略的改进28-29
• 2.4 带有相电压补偿的异步电机矢量控制系统29-30
• 2.5 本章小结30-31
• 第3章 异步电机相电压补偿的仿真系统设计31-42
• 3.1 异步电机的矢量控制仿真模型31-35
• 3.1.1 异步电机的矢量控制仿真系统的搭建31-33
• 3.1.2 异步电机的矢量控制仿真系统的仿真结果33-35
• 3.2 异步电机相电压补偿仿真模型35-38
• 3.2.1 边沿捕捉模块36
• 3.2.2 仿真模型建立36-38
• 3.3 仿真结果及分析38-41
• 3.4 本章小结41-42
• 第4章 异步电机相电压补偿系统的硬件实验平台设计42-52
• 4.1 异步电机控制器的控制板设计42-45
• 4.1.1 主控芯片以及信号处理模块42-43
• 4.1.2 编码器模块设计43-44
• 4.1.3 CAN通信模块44-45
• 4.1.4 接触器驱动电路45
• 4.2 异步电机控制器的驱动板设计45-47
• 4.2.1 预充电回路45-46
• 4.2.2 三相门极电路46-47
• 4.2.3 电流传感器电路47
• 4.3 异步电机控制器的功率板设计47-48
• 4.4 实验系统硬件平台搭建48-51
• 4.4.1 控制器硬件平台48-50
• 4.4.2 系统的硬件实验平台50-51
• 4.5 本章小结51-52
• 第5章 异步电机相电压补偿程序设计及实验52-60
• 5.1 程序流程设计52-54
• 5.1.1 中断程序设计52-53
• 5.1.2 SVPWM算法模块程序53
• 5.1.3 相电压重建模块53-54
• 5.1.4 降维状态观测器程序设计54
• 5.2 实验设计及分析54-58
• 5.2.1 PWM波形分析54-55
• 5.2.2 实验结果分析55-58
• 5.3 补偿效果的对比分析58-59
• 5.4 本章小结59-60
• 结论60-62
• 参考文献62-66
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果66-68
• 致谢68

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本文编号：701525