感应电机式EPS矢量控制研究

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1、学校代码：10225学号：S18249学位论文感应电机式EPS矢量控制研究李万宝指导教师姓名：李志鹏教授东北林业大学申请学位级别：硕士学科专业：载运工具运用工程论文提交日期：2018年4月论文答辩日期：2018年6月授予学位单位：东北林业大学授予学位日期：答辩委员会主席：论文评阅人：UniversityCode：10225RegisterCode：S18249DissertationfortheDegreeofMasterResearchonVectorControlofInductionMotorTypeEPSCandidate:LiWanba

2、oSupervisor:LiZhipengAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpeciality:VehicleOperationEngineeringDateofOralExamination:June,2018University:NortheastForestryUniversity摘要摘要电动助力转向系统（EPS,ElectricPowerSteering）凭借其优异的助力特性和环保节能特性在当今的转向行业中抢占着越来越大的市场份额。本文对感应电机式电动助力转向系统控制器进行开发与研究

3、。本文分析了常见的电动助力转向系统助力电机类型，选择了感应电机作为助力电机。建立感应电机在多种坐标系下的数学模型，通过数学推导证明了传统的转子磁链在αβ−坐标系上的电流模型与转子磁链在αβ−坐标系上的电压模型均不适合电动助力转向系统。本文采用电压源型逆变器供电矢量控制系统对定子电压进行解耦，从而可以独立地控制定子电流的励磁分量和转矩分量。鉴于滑模观测器鲁棒性强，更适合复杂工况下运行的EPS控制系统，本文依据滑模变结构理论建立滑模观测器，观测感应电机定子磁链，然后根据定、转子磁链的关系式计算得到转子磁链。然而滑模观测器易造成系统抖动，因此设计了饱和

4、函数以消除系统抖动。建立了滑模观测器下的感应电机式EPS矢量控制仿真模型，仿真结果表明：滑模观测器下EPS矢量控制系统的力矩跟随性能完全满足EPS控制系统要求。根据EPS控制器的基本功能要求，在考虑电磁兼容性的前提下，设计了感应电机式EPS控制器硬件，对控制器硬件架构进行模块化设计，包括角度扭矩传感器模块、电源输入模块、点火模块、DC-DC模块、电流传感器模块、预驱动与三相桥电路模块。对EPS控制器进行了软件主程序设计、中断程序设计，配置了看门狗，针对EPS控制器工作环境复杂的问题，加入了软件滤波程序，同时加入了滑模观测器的软件程序。最后搭建试验

5、台架，并进行台架试验、实车试验与静电放电试验，试验结果表明：本文设计的EPS控制器基本助力效果良好，控制器的静电放电性能能够达到国家标准。本文通过理论计算、仿真分析、软硬件设计与测试试验，设计了感应电机式EPS控制器，完成了感应电机式EPS矢量控制，实现了基本助力控制。关键词：矢量控制；感应电机；滑模观测器；电磁兼容性；-I-AbstractAbstractTheelectricpowersteeringsystemhasanincreasinglylargemarketshareintoday'ssteeringindustryduetoits

6、excellentpowerassistancecharacteristicsandenvironmentalprotectionandenergysavingcharacteristics.ThispaperdevelopedandresearchestheinductionmotorEPScontroller.Thispaperanalyzedthecommontypeofpowerassistedelectricpowersteeringsystemandselectstheinductionmotorastheassistingmotor

7、.Themathematicmodeloftheinductionmotorinvariouscoordinatesystemswasestablished.Itwasprovedthroughmathematicalderivationthatthecurrentmodeloftherotorfluxlinkageintheαβ−coordinatesystemandthevoltagemodeloftherotorfluxlinkageintheαβ−coordinatesystemwasnotsuitablefortheEPScontrol

8、system.Inthispaper,avoltagesourceinvertervectorcontrolsystemwasusedt