新能源汽车用凸极永磁同步电机滑模无位置传感器研究

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1、硕士学位论文新能源汽车用凸极永磁同步电机滑模无位置传感器研究STUDYONSLIDINGMODEOBSERVERFORSENSORLESSCONTROLOFASALIENT-POLEPMSMUSEDINRENEWABLEENERGYCAR杨远彬哈尔滨工业大学2014年12月国内图书分类号：TM921.5学校代码：10213国际图书分类号：621.3密级：公开工程硕士学位论文新能源汽车用凸极永磁同步电机滑模无位置传感器研究硕士研究生：杨远彬导师：和军平副教授申请学位：工程硕士学科：电气工程所在单位：深圳研究生院答辩日期：2014年12月授予学位单

2、位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TM921.5U.D.C:621.3DissertationfortheMaster’sDegreeinEngineeringSTUDYONSLIDINGMODEOBSERVERFORSENSORLESSCONTROLOFASALIENT-POLEPMSMUSEDINRENEWABLEENERGYCARCandidate：YangYuanbinSupervisor：AssociateProfessorHeJunpinAcademicDegreeAppliedfor：Master’sDegreeI

3、nEngineeringSpeciality：ElectricalEngineeringAffiliation：ShenzhenGraduateSchoolDateofDefence：Dec,2014Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位摘要基于无位置传感器技术的永磁同步电机矢量控制调速系统结构简单、易维护、体积小、成本低，适用于对体积和安全性能要求较高的新能源汽车上。无位置传感器的种类很多，本文分析各种算法的特点及适用场合，结合永磁同步电机的

4、特点和系统需求，选择对电机参数扰动和外界环境扰动具有较强鲁棒性的滑模变结构无位置传感器进行研究。论文先建立了采用机械式传感器的传统永磁同步电机矢量控制系统模型，分析了机械传感器故障时的控制失效过程，并在原有控制环节中加入滑模位置观测器，来增加新能源汽车的安全性。通过对滑模算法的原理分析，确定了两个具体研究内容，即对滑模中抖振进行抑制和对观测位置进行相位补偿。然后，针对滑模变结构中特有的观测位置抖振现象进行机理分析，通过三种方法进行改进，第一种采用随转速变化的控制函数比例值代替恒定的比例值；第二种采用连续化的控制函数代替开关函数；第三种采用锁相环

5、对反电动势进行相位跟踪，论文进行仿真和实测，验证了这些方法削弱抖振的效果。接着，对滑模变结构的观测位置相位延迟进行分析。滑模变结构位置观测器中使用低通滤波器滤除高频干扰信号，保留有效的反电动势信号。本文分析了一般计算法的缺点，通过建立四阶的滑模状态方程，消除了低通滤波器带来的相位误差。针对实验平台中的凸极性永磁同步电机进行数学分析，分析了扩展反电动势带来的相位漂移，通过工程标定法进行补偿，通过实验验证了补偿效果。最后，在TMSDSP28335实验平台上进行软件设计和运行验证，发现采用变化的比例和连续化函数都能很好的抑制效果、后级的锁相环可以滤除

6、反电动势中的高频干扰信号且能很好的跟踪反电动势的相位。采用线性查表法进行补偿后，扭矩输出可以很好的跟踪给定输入。完成电机全工况下的滑模无位置传感器运行，验证了滑模观测器设计的正确性。关键字：新能源汽车；永磁同步电机；滑模变结构；无位置传感器；滑模抖振-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位AbstractPositionestimatorforsensorlesscontrolofaPermanentMagnetSynchronousMotor（PMSM）ismoresuitableforrenewableenergycarsforitssimples

7、tructure,easymaintenance,smallsizeandlowcost.Mainfeaturesandsuitableoccasionsofallkindsofpositionsensorlessmethodshavebeenanalyzed.CombiningwiththefeaturesofPMSMandthedemandofproject,SlidingModelObserver（SMO）isthebestchoicebecauseofitsrobustperformancetodisturbances.Traditio

8、nalvectorcontrolsystemofPMSMusingmechanicalpositionsensorhasbeenestablished