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电动车用永磁同步电机无传感器矢量控制研究
| 论文题名： | 电动车用永磁同步电机无传感器矢量控制研究 |
| 关键词： | 电动汽车;永磁同步电机;矢量控制;无位置传感器技术 |
| 摘要： | 针对当今世界越发严重的环境污染和能源紧缺问题，通过数据分析表明，机动车是造成问题的主要原因。研发新能源汽车是解决上述问题的主要手段，而新能源汽车的关键部件是电机。永磁同步电机(PMSM)凭借其高功率密度、高效的运行效率、体积小等优势成为现代电动汽车驱动系统首选的驱动电机。PMSM矢量控制系统中，需要在永磁同步电机主轴侧安装位置传感器来获取电机转速和转子位置，而电动汽车用电机的工作环境相对恶劣，这极大的增加了电动车的后期维修成本，并且影响车用电机控制系统的稳定性。因此，无位置传感器技术应运而生，也是诸多学者研究的热点问题。 无位置传感器控制技术包含开环控制技术和闭环控制技术，开环控制技术在受到外界干扰的情况下估算精度不高，误差较大。闭环控制技术能很快地跟踪系统输出，有效削弱噪声和环境干扰。本文针对车用永磁同步电机驱动系统的特点，提出基于新型滑模观测器(Sliding Mode Observer，SMO)、高频注入法（High Frequency Injection，HFI）和模型参考自适应(Model Reference Adaptive System，MRAS)三种无位置传感器控制策略，建立了基于三种控制策略的系统模型，仿真分析验证了三种方法可行性。 滑模变结构控制具有算法简单，在PMSM无传感器控制中动态响应非常快的优点。本文基于电流误差方程，设计了滑模观测器(SMO)，采用反正切函数代替符号函数来减小了系统抖振。但是，由于滑模控制理论需要采集永磁同步电机的反电势，在电机启动和低速段，反电势非常微弱很难采集。因此，针对滑膜变结构控制存在的问题，提出了基于高频注入法(HFI)估算永磁同步电机转速和转子位置的方法，在高频注入估算过程中，加入了大量的滤波器，造成永磁同步电机在高速段的稳定性大大下降甚至失真。论文最后将上述两种控制策略结合，实现了永磁同步电机全速范围内无传感器矢量控制中对转速和转子位置的估计。此方法适用于凸极结构明显的车用驱动电机，具有很高的估算精度。 当电动车上采用凸极结构不明显的电机时，凸极识别精度不高，无法提取有用信息，分离无用信息。因此，本文最后又提出适用于此类型电机的估算方法，即模型参考自适应控制(MRAS)。将永磁同步电机方程作为参考模型而定子电流方程作为可调模型设计模型参考自适应观测器，最终实现对永磁同步电机转速和转子位置的估算。通过仿真验证，模型参考自适应控制算法更简单、实现更容易、转速估算范围更广、在低速和高速段都有很好的估算精度。 |
| 作者： | 李希伟 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 高仁璟 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连理工大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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