基于永磁同步电机的电动助力转向控制器设计.pdf

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1、分类号密级基于永磁同步电机的电动助力转向控制器设计研究生姓名：吴煌辉指导教师姓名、职称：龙永红教授学科专业：电气工程研究方向：现代电力电子技术及系统湖南工业大学二〇一八年六月十日摘要电动助力转向系统（EPS）相较EHPS等其他转向系统具有节能环保、易于安装调整等优点，因而得到广泛应用。目前国内EPS产品助力电机大多采用有刷直流电机，虽控制方法简单，但是系统运行效率低，在汽车领域内受到限制。永磁同步电机具有功率密度大、效率高等特性，因此成为了EPS系统助力电机的发展方向。本文设计了一种基于永磁同步电机的电动助力转向控制器。EPS系统助力电机在恒转

2、矩区域内运行，设计了id=0矢量控制方法，完成了系统基本的助力功能；针对EPS系统在快速转向手感沉重问题，又设计了负id补偿弱磁控制方法。主要完成以下几个方面的研究内容：针对传统的EPS系统助力电机在闭环id=0矢量控制中，电流是通过三电阻或两电阻采样重构获得，存在控制精度差等问题，设计了单电阻电流采样重构方法。针对在低调制比区和过渡区会出现电流无法完成重构，采用了“双重切换PWM”方法予以解决。该方法是通过在每相PWM中插入不同的最小采样脉冲和零脉冲来实现电流采样。通过台架实验，验证了该方法能够解决特殊区域电流采样重构问题，实现了全区域内的电

3、流采样及相电流重构。针对在驾驶汽车过程中，驾驶员快速转方向盘时手感沉重问题，设计了一种负id补偿弱磁控制方法。基于永磁同步电机的EPS，可以通过弱磁控制来提高电机的转速，使助力电机在较高转速下能够提供适当的助力力矩。通过转向台架实验，验证了本文弱磁控制方法能够有效地提高电机转速1200r/min，减少了1.1N.m操控力矩，给予快速转向时驾驶员的良好手感。完成最后硬件模块和软件模块的设计，集成了基于永磁同步电机的电动助力转向控制器，并将开发出的EPS控制器以猎豹CS10汽车进行实车实验。实验结果表明，当汽车运行在工况良好的情况下，该EPS控制器

4、能够实现系统基本的助力功能，且助力跟随性能良好，具有随速助力功能。关键词：电动助力转向系统，永磁同步电机，矢量控制，弱磁控制IABSTRACTComparedwithothersteeringsystemssuchasEHPS,theelectricpowersteeringsystem(EPS)hasenergy-saving,environmental-friendly,andeasytoinstallandadjustadvantages.Therefore,ithasbeenwidelyused.Atpresent,mostdomest

5、icEPSproductsusebrushedDCmotorasthepower-assistedmotor,althoughthecontrolmethodissimple,itmakesthesystemoperationinefficientandhaslimitedapplicationsintheautomotivefield.Permanentmagnetsynchronousmotor（PMSM）havethecharacteristicsoflargepowerdensity,highefficiency,etc.Theuseo

6、fEPSasaservomotorhasbecomeadevelopmentdirection.ThisdissertationstudiedtheelectricpowersteeringsystembasedonPMSM.EPSsystemservomotorrunintheconstanttorqueregion,designedaid=0vectorcontrolmethod,completedthebasicpower-assistfunctionoftheEPSsystem.Aimingattheheavysteeringprobl

7、emofEPSsystem,anegativeidcompensationflux-weakeningcontrolmethodwasdesigned.Itmainlycompletesthefollowingresearchcontents:Fortheclosed-loopid=0vectorcontrolofthetraditionalEPSsystem,thecurrentisobtainedbythree-resistorortwo-resistorsamplingreconstruction,andthereisaproblemof

8、poorcontrolaccuracy,designedasingle-resistorcurrentsamplingreconstructionme