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基于霍尔位置传感器的车用辅助电机BLDCM控制系统的研究
| 论文题名： | 基于霍尔位置传感器的车用辅助电机BLDCM控制系统的研究 |
| 关键词： | 电动汽车;转矩脉动;正弦波驱动;霍尔位置估算;位置传感器;控制系统 |
| 摘要： | 传统燃油汽车所带来的能源和环境问题日益严重，发展新能源电动汽车是解决当前能源短缺和环境污染问题的一个有效途径。电动汽车除了主驱动系统外，还存在很多辅助系统，其中空调系统是电动汽车第二大耗能系统，而空调系统的核心问题就是压缩机驱动电机的控制。对压缩机驱动电机进行合理的选取和优化控制，能够提高整车的控制性能，满足乘客乘坐舒适度的需求。永磁无刷直流电机(BLDCM)具有结构简单，运行可靠，功率密度高，调速性能好等优势，在变速驱动领域得到广泛应用。BLDCM一般采用方波电流控制，但在方波电流驱动下由于电机绕组电流不能突变，因此在电流换相时存在很大转矩脉动。本文选取永磁无刷直流电机作为压缩机的驱动电机，用低成本的霍尔位置传感器来获取转子位置和转速信息。采用正弦波电流直接驱动控制策略，有效的降低了换相转矩脉动。 本文首先详细分析了BLDCM系统结构和工作原理，在此基础上，推导了BLDCM数学模型，分析了BLDCM调速原理，并根据以上分析结果在Matlab/Simulink中搭建了BLDCM仿真模型。然后，本文深入研究了BLDCM在方波电流驱动下转矩脉动产生的原因，非换相电流波动是引起换相转矩脉动的主要原因，并得出了不同转速下换相转矩脉动的变化规律。依据转矩脉动公式，研究了非理想反电动势对方波电流驱动换相转矩脉动的影响，反电动势宽度越小引起的转矩脉动越大。其次，由于实际电机的制造工艺和其他因素，电机反电动势宽度为非理想状态，反电动势宽度越小，越接近于正弦波。本文提出采用正弦波电流直接驱动BLDCM的控制策略，它以定子磁链为控制目标，算法简单较易实现，有效抑制了转矩脉动。获取的霍尔位置信号为离散状态，为得到高分辨率的转子位置和转速信息，以满足BLDCM正弦波驱动控制要求，本文提出了采用改进型的混阶转子位置估算算法。同时为保证电机可靠运行，对霍尔位置信号进行了容错处理。最后，以TMS320F28035为控制核心，对BLDCM控制器进行了硬件电路设计和软件设计，搭建了硬件电路平台，对控制策略进行了实验验证。 本文提出的BLDCM正弦波电流驱动方案，采用改进型混阶转子位置估算算法，能够满足空调系统压缩机的快速启动、低噪音等要求，提高了整车控制性能。 |
| 作者： | 刘瑞欣 |
| 专业： | 电气工程 |
| 导师： | 张立伟;刘杰 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 北京交通大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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