原文传递
永磁同步轮毂电机无差拍预测扰动补偿控制研究
| 论文题名： | 永磁同步轮毂电机无差拍预测扰动补偿控制研究 |
| 关键词： | 电动汽车;永磁同步轮毂电机;无差拍预测控制;扰动补偿;降阶扰动观测器;滑模双环扰动观测器 |
| 摘要： | 全球低碳发展目标和能源安全的威胁都要求燃油车尽快转型升级，因此节能环保的电动汽车已成为必然趋势。永磁同步电机（Permanent Magnet Synchronous Motor,PMSM）由于其调速范围广、峰值效率高以及转矩平稳等优点，被广泛运用于电动汽车中。因此，永磁同步轮毂电机（Permanent Magnet Synchronous In-Wheel Motor,PMSIM）的高性能控制方案是至关重要的研究方向。本文在国家自然科学基金（51875261）与江苏省杰出青年基金项目（BK20180046）的支持下，主要分析了PMSIM数学模型，提出了新型PMSIM控制方法，并通过理论推导、仿真和实验进行了有效性验证。研究内容主要包含： （1）阐述了基于解耦思想的两种坐标变换并推导了PMSIM在三种不同坐标系下的数学模型，同时揭示了空间矢量脉冲宽度调制技术原理。 （2）提出了一种基于降阶扰动观测器（Reduced-Order Disturbance Observer,RODO）的改进无差拍预测定子磁链扰动补偿控制（Deadbeat Predictive Stator Flux Disturbance Compensation Control,DSDCC），以解决由于参数失配和扰动造成的稳态跟踪误差和鲁棒性降低的问题。分析了传统无差拍预测电流控制对参数失配敏感性，并设计了基于扰动状态变量的RODO，补偿了一步时滞和定子电压的控制误差，有效地提高了PMSIM的动态性能。通过理论推导和仿真验证了DSDCC+RODO策略的优越性。 （3）参数失配造成的扰动会严重影响系统性能，针对这一问题，提出了一种基于滑模双环扰动观测器（Sliding-Mode Double-Loop Disturbance Observer,SDDO）的无差拍预测电流扰动补偿控制（Deadbeat Predictive Current Disturbance Compensation Control,DCDCC）方法。在PMSIM数学模型基础上考虑了不确定扰动，构造了一种SDDO估计速度环和电流环的扰动，以提高电流跟踪的动态精度。此外，补偿了三相全桥电压源逆变器（Voltage Source Inverter,VSI）的非线性，削弱了死区时间导致的电流畸变。通过理论推导和仿真验证了SDDO+DCDCC策略的有效性。 （4）在快速控制原型的基础上，构建了PMSIM的软硬件实验平台，开展了相关实验验证DSDCC+RODO策略和SDDO+DCDCC策略。实验结果表明，基于扰动补偿的无差拍控制策略可以有效地消除参数失配和负载突变的影响，提高了系统的鲁棒性和动态追踪性能。 |
| 作者： | 张瑶 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 孙晓东 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 江苏大学 |
| 学位年度： | 2022 |
检索历史
应用推荐
