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车用电动空调驱动电机的无位置传感器控制
| 论文题名： | 车用电动空调驱动电机的无位置传感器控制 |
| 关键词： | 车用电动空调;永磁同步电机;滑模控制;无位置传感器;低通滤波器 |
| 摘要： | 近年来，随着环境问题的日益突出，节能和新能源汽车成了汽车行业长期发展的方向。这就促成了汽车全电气化与智能化的发展趋势。在汽车所有辅助子系统中，空调系统功耗是最大的，是节能减排的关键。电动机驱动的空调系统，比传统发动机驱动有显著的能效优势。本文以车用空调为工程应用背景，根据空调压缩机的负载特性和节能要求，选用更合适的电机，并对其控制算法展开研究。 永磁同步电机效率高、功率密度高，无需励磁、节能效果优良，并且结构紧凑、易于维护、调速范围宽、转矩脉动小，成为空调压缩机驱动电机的发展趋势。在电动空调应用工况中，由于高温强腐蚀工作环境，是无法安装转子位置传感器的，因此必须采用无位置传感器技术。 本文采用滑模观测器法来估算转子位置。该方法具有响应快、鲁棒性强的优点。并且算法简单，便于工程实现。但由于其开关特性，会产生“抖振”现象。针对“抖振”问题，论文分析其产生原因，用饱和函数取代开关函数，改进滑模观测器，并结合锁相环技术实现精度更高的转子速度估算。为了使角度补偿更简单易行，采用了截止频率随转速可调的低通滤波器。由压缩机的工作原理知，电机每旋转一周，都要经过吸气、压缩和排气的工作过程。气缸里的气体压力是变化着的，也就是说电机的负载转矩是周期波动的。进而引起转速脉动，特别是在低速时会更严重。通常可以增加速度PI调节器的积分增益，来抑制转速波动。但是，过大的积分增益容易增加超调而引起系统振荡。对此，本文采用一种 PDFF调节器，抑制转速波动，以改善系统动态性能。 根据以上提出的优化控制算法，并结合矢量控制，在MATLAB中利用simulink搭建了基于滑模观测器的永磁同步电机双闭环无位置传感器控制系统仿真模型。由于id=0控制，把转矩和电流关系线性化了，控制简单，系统采用此法调速。滑模观测器是基于反电动势的算法，所以零速或低速时，反电动势为零或很小，估算效果不好。所以，课题采用转子位置预定位开环起动策略。 最后，在搭建的以 TMS320F2812为控制芯片的PMSM驱动控制实验平台上面进行实验。设计软件流程，编写相关代码，对所提算法进行实验验证。实验结果证明了这种电动空调驱动电机无位置传感器控制策略的有效性和实用性。 |
| 作者： | 刘志磊 |
| 专业： | 控制工程 |
| 导师： | 欧阳红林;李爱武 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 湖南大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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