【摘 要】
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面对能源与环境的多重危机,研发高性能电动汽车成为汽车工业的发展目标。电动汽车的核心部分是电力驱动系统,永磁同步电机(PMSM)凭借高效节能、启动性能好、功率密度高等优势,成为了电动汽车驱动电机的主流选择。在高性能的调速系统中,通常选用机械式传感器检测驱动电机的转子位置和转速。安装机械式传感器有如下缺点,增大体积,增加成本,降低系统可靠性。因此,将无速度传感器技术应用到PMSM控制中具有重要意义。首
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面对能源与环境的多重危机,研发高性能电动汽车成为汽车工业的发展目标。电动汽车的核心部分是电力驱动系统,永磁同步电机(PMSM)凭借高效节能、启动性能好、功率密度高等优势,成为了电动汽车驱动电机的主流选择。在高性能的调速系统中,通常选用机械式传感器检测驱动电机的转子位置和转速。安装机械式传感器有如下缺点,增大体积,增加成本,降低系统可靠性。因此,将无速度传感器技术应用到PMSM控制中具有重要意义。首先,建立了PMSM在不同坐标系下的数学模型,通过归纳对比不同的矢量控制策略,采用i_d=0的控制策略,并对电流调节器和转速调节器的参数进行整定,搭建了矢量控制系统仿真模型。然后,针对脉振高频信号注入法的无速度传感器控制方法在中高速时估计精度下降,动态性能较差,而此时电机反电动势较大,基波模型的无速度传感器控制良好,将模型参考自适应法(MRAS)应用于PMSM的中、高速运行。针对传统MRAS法在电机启动时估算误差较大且鲁棒性较差,运用滑模变结构控制思想改进传统MRAS控制方法。采用新型饱和函数Sigmoid来替换传统的变结构控制中的开关函数,设计滑模变结构MRAS转速辨识系统,搭建了改进后的仿真模型,并与传统的MRAS控制方法对比,验证了改进后的转速辨识系统提高了对转子位置及速度的估算精度。接着,针对基波模型的无速度传感器控制方法在零、低速时失效的问题,运用脉振高频注入法予以解决。总结了脉振高频电压注入法的转子估算原理,并推导了高频激励下PMSM的数学模型,还对位置跟踪观测器进行了设计,搭建了控制系统的仿真模型,验证了控制方法的可行性和有效性。最后,针对上述控制方法只适用于单一速度区间的缺点,给出了一种复合控制算法,采用加权函数实现改进后的MRAS控制方法和脉振高频电压注入法的平滑切换,实现在全速域内对PMSM的无传感器控制。在Matlab平台中搭建了控制系统的仿真模型,验证了复合控制方法的有效性。图[56]表[7]参[79]
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