【摘 要】
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近年来,随着《中国制造2025》国家战略的全面推进,我国新能源汽车得到了大力发展。永磁同步电机由于具有结构简单、体积小、重量轻、动态性能好等优点,在新能源汽车领域被广泛使用为驱动电机。在对永磁同步电机进行矢量控制时,需要准确地检测转子的实时位置和运行速度等信息,通常是在转子的轴上安装机械传感器,其缺点是不仅会增加整个系统的成本,也会受到纯电动汽车复杂行驶环境的影响降低工作可靠性,因此研究永磁同步电
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近年来,随着《中国制造2025》国家战略的全面推进,我国新能源汽车得到了大力发展。永磁同步电机由于具有结构简单、体积小、重量轻、动态性能好等优点,在新能源汽车领域被广泛使用为驱动电机。在对永磁同步电机进行矢量控制时,需要准确地检测转子的实时位置和运行速度等信息,通常是在转子的轴上安装机械传感器,其缺点是不仅会增加整个系统的成本,也会受到纯电动汽车复杂行驶环境的影响降低工作可靠性,因此研究永磁同步电机无位置传感器控制技术具有十分重要的现实意义。本文具体研究内容如下:(1)作为无传感器控制技术的基础,首先需要对永磁同步电机矢量控制进行研究,因此介绍了如何推导永磁同步电机在不同运动坐标系下的数学模型和坐标系之间坐标变换的理论,随后又详细介绍并分析了永磁同步电机矢量控制的理论基础和设计思想,最后对id=0矢量控制系统进行了系统建模和仿真分析。(2)在基于id=0矢量控制系统的基础上,设计了适用于中高速范围的基于模型参考自适应的无传感器控制系统。详细阐述了其基本原理,依据Popov超稳定性理论构建了参考模型和可调模型,并推导了合适的自适应律,最后证明了系统整体运行时的稳定性。对基于模型参考自适应的无传感器控制系统进行了建模以及仿真分析。(3)针对基于基波模型的无感控制方法在低速或零速时精度变差,甚至失效的问题,设计了适用于低速范围的基于凸极模型的无感控制系统。首先推导了高频环境下永磁同步电机的数学模型,详细阐述了两种高频电压注入法的基本原理,并对如何提取转子位置估计值作了原理性分析和详细的公式推导,对两种高频信号注入法的无传感器控制系统进行了建模并仿真分析。最后,为了实现全速范围内的无传感器控制,采用了基于加权切换的复合控制方法,对全速范围的无传感器复合控制系统进行了建模并仿真分析,验证了全速范围永磁同步电机无传感器控制技术的可行性和有效性。为将永磁同步电机无传感器控制技术应用到纯电动汽车领域提供了理论依据,具有一定的实用价值。
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