电动汽车用永磁同步电动机无传感器矢量控制系统研究

发布时间:2018-05-24 18:29

  本文选题:IPMSM + 无传感器控制 ; 参考:《青岛科技大学》2017年硕士论文


【摘要】:为缓解燃油汽车导致的石油短缺和环境污染问题,电动汽车得到大力推广。内置式永磁同步电动机(Interior Permanent Magnet Synchronous Motor,IPMSM)因其卓越的性能,被广泛用于电动汽车的牵引系统。然而,在对IPMSM进行矢量控制时,需要获得转子的位置信息和转速信息;传统方式是采用机械式传感器进行检测,这不但增加了电动汽车的生产成本,而且降低了系统的可靠性。本课题针对这一弊端,摒弃机械式传感器,通过其它方法来估算出转子位置和速度,设计一种可实现IPMSM全速范围内稳定运行的无传感器控制方案,并采用MATLAB仿真来验证所设计方案的可行性。主要研究内容如下:1、首先研究有传感器的IPMSM矢量控制系统。推导IPMSM数学模型,分析矢量控制的原理与系统组成,计算各部分控制参数,设计出有传感器的IPMSM矢量控制方案。2、采用模型参考自适应法,研究无传感器IPMSM高速运行区的转子位置和速度辨识;设计出基于此方法的高速辨识系统,并进行MATLAB仿真。3、采用高频信号注入法,研究无传感器IPMSM低速运行区的转子位置和速度辨识;设计出基于此方法的低速辨识系统,并进行MATLAB仿真。4、采用“高频信号注入+模型参考自适应”相结合的复合控制方案,设计无传感器IPMSM全速范围内的转子位置和速度辨识系统。研究结果表明:基于变加权切换方式的“高频信号注入+模型参考自适应”控制方案,能够实现无传感器IPMSM全速范围内的稳定运行。
[Abstract]:In order to alleviate the oil shortage and environmental pollution caused by fuel vehicles, electric vehicles have been popularized. Interior Permanent Magnet Synchronous Motor IPMSM is widely used in traction systems of electric vehicles due to its excellent performance. However, in vector control of IPMSM, it is necessary to obtain the information of rotor position and speed. The traditional method is to use mechanical sensor to detect, which not only increases the production cost of electric vehicle, but also reduces the reliability of the system. In order to solve this problem, mechanical sensor is abandoned, rotor position and speed are estimated by other methods, and a sensorless control scheme is designed, which can realize stable operation of IPMSM in full speed range. MATLAB simulation is used to verify the feasibility of the design. The main contents are as follows: 1. Firstly, the IPMSM vector control system with sensors is studied. The mathematical model of IPMSM is derived, the principle and system composition of vector control are analyzed, the control parameters of each part are calculated, and the scheme of IPMSM vector control with sensor is designed. The model reference adaptive method is adopted. This paper studies the rotor position and speed identification of sensorless IPMSM high speed operation area, designs a high speed identification system based on this method, and carries out MATLAB simulation. 3. The high frequency signal injection method is adopted. This paper studies the rotor position and speed identification of sensorless IPMSM low speed operation region, designs a low speed identification system based on this method, and carries out MATLAB simulation. 4. A compound control scheme is adopted, which combines "high frequency signal injection model reference adaptive". The rotor position and speed identification system in the full speed range of sensorless IPMSM is designed. The results show that the "high frequency signal injection model reference adaptive" control scheme based on variable weighted switching can achieve stable operation in the full speed range of sensorless IPMSM.
【学位授予单位】:青岛科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TP273;TM341;U469.72

【参考文献】

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本文编号:1930103

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