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电动汽车无刷直流电机控制系统研究
| 论文题名： | 电动汽车无刷直流电机控制系统研究 |
| 关键词： | 电动汽车;无刷直流电机;矢量控制;正弦波驱动;无位置传感器 |
| 摘要： | 随着能源危机和环境污染的加剧，新能源汽车逐渐走进人们的视野。新能源汽车种类很多，而电动汽车做为新能源汽车的一种，被广泛使用与发展。由于无刷直流电机(BLDCM)具有调速范围宽、价格低、结构简单、方波驱动易于实现等特点而广泛应用于各种领域。然而，方波驱动 BLDCM时，换相电流不能突变，会产生很大的转矩脉动，同时位置传感器的存在会使电机结构复杂化，并且如果传感器精度达不到要求会导致系统运行可靠性降低，这些缺点从很大程度上限制了BLDCM在电动汽车领域的应用。本文主要针对BLDCM驱动控制系统进行了设计与研究。 首先，本文比较了 BLDCM和永磁同步电机(PMSM)结构上的差异，针对BLDCM在方波驱动方式下转矩脉动大的问题，深入分析了转矩脉动产生的原因，并尝试将适用于PMSM的正弦波驱动方法运用到BLDCM驱动控制系统中，本文采用了基于空间电压矢量脉宽调制(SVPWM)的矢量控制策略来实现BLDCM的正弦波驱动控制，构建了 BLDCM矢量控制系统，通过与方波驱动控制方法进行仿真对比，验证了矢量控制策略能够有效削弱转矩脉动，实现电机的低转矩纹波、小噪音和高效率的运行效果。然后，为了提高 BLDCM矢量控制的性能，本文将矢量控制系统中的传统转速PID控制器用模糊PID控制器所代替，通过两种控制器的仿真对比，得出了系统运用转速模糊 PID控制器之后抗干扰特性更强，电机相电流波形更加接近理想状态，并且转矩脉动进一步削弱。最后，本文运用反电动势滑模观测器(SMO)来实现BLDCM的无位置传感器控制，并提出了一种改进的控制函数对传统SMO进行了改进。通过与传统SMO进行仿真对比，验证了改进的SMO能够准确地估计BLDCM的反电动势，有效地削弱抖振，无需额外增加低通滤波器，简化了系统结构。 另外，本文在硬件设计上采用TI公司的TMS320F28035做为系统的控制核心，同时设计了DSP最小系统、USB转串口电路、CAN通信接口电路、D/A转换电路、驱动电路、逆变电路、采样电路、数字隔离电路、故障指示电路等外围电路。在软件设计上，使用CCS5.1实现了程序的编写与调试，设计了主程序、中断程序、滑模观测器程序和SCI程序等，实现了BLDCM无位置传感器矢量控制。 |
| 作者： | 耿亚珂 |
| 专业： | 控制科学与工程 |
| 导师： | 胡伟 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 河南理工大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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