电动汽车永磁同步电机无传感器控制系统研究

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1、硕士学位论文电动汽车永磁同步电机无传感器控制系统研究作者姓名陶思念学科专业电力电子与电力传动指导教师康龙云教授所在学院电力学院论文提交日期2015年5月ResearchonSensorlessControlSystemofPMSMforElectricVehiclesADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：TaoSinianSupervisor：Prof.KangLongyunSouthChinaUniversityofTechnologyGuang

2、zhou,China分类号：TM351学校代号：10561学号：201220111051华南理工大学硕士学位论文电动汽车永磁同步电机无传感器控制系统研究作者姓名：陶思念指导教师姓名、职称：康龙云教授申请学位级别：工学硕士学科专业名称：电力电子与电力传动研究方向：新能源发电论文提交日期：2015年4月23日论文答辩日期：2015年6月8日学位授予单位：华南理工大学学位授予日期：年月日答辩委员会成员：主席：张淼教授委员：杨苹教授、康龙云教授、陈世元教授、柳明副研究员I摘要在节能环保的时代背景下，电动汽车成为未来汽车技

3、术发展的一个重要方向。永磁同步电机由于诸多优点在电动汽车驱动系统中获得广泛应用。然而，传统电机控制系统中机械式传感器的使用给系统可靠性、稳定性和成本等带来挑战。另一方面，控制系统的整体性能在很大程度上取决于控制器的设计。从这两个方面来说，无传感器控制技术和控制器设计具有重要的理论和工程意义，也是目前永磁同步电机控制技术的研究热点。本文以电动汽车永磁同步电机为研究对象，针对无传感器控制技术和控制器设计这两个方面展开研究，努力提高控制系统整体性能。本文首先推导了永磁同步电机的数学模型，详细介绍了空间电压矢量脉宽调制技

4、术。在此基础上，深入研究矢量控制理论，建立其系统控制方案并仿真验证其突出性能。接着针对机械式传感器带来的问题，本文研究了基于模型参考自适应的无传感器控制技术。以模型参考自适应的原理为基础，提出新型转速辨识方案，建立可调模型、参考模型，求取自适应率，并通过仿真验证转速辨识方案的可行性。为进一步提高控制系统的动静态性能，本文展开控制器的设计研究。电流环上，设计电流预测控制器取代传统的PI控制器。考虑到控制器性能依赖于精确的模型参数，设计了扰动观测器来观测并补偿模型中的不确定项。速度环上，针对突出的积分饱和问题，设计了

5、带积分校正的PI控制器。仿真实验验证了本文所设计控制器的优越性能。最后，搭建了以Expert3为控制核心的实验平台，在PE-View9环境下完成软件设计，并在软硬件平台上对控制系统进行反复调试和实验。实验结果验证了基于模型参考自适应的转速辨识算法的可行性和控制器设计的有效性。最终，控制系统获得了满意的动静态性能，达到设计预期。关键字：电动汽车；永磁同步电机；无传感器控制；模型参考自适应；电流预测控制IIABSTRACTInthebackgroundofenergyconservationandenvironmen

6、tprotection,theelectricvehicles(EV)havebecomeanimportantdirectionforautomobiledevelopmentinthefuture.Perma-nentmagnetsynchronousmotor(PMSM)iswildlyappliedinEVdrivesystemsforitsnu-merousadvantages.However,thereliability,stabilityandcostofthecontrolsystemarecha

7、l-lengedbecauseofthemechanicalsensor.Ontheotherhand,theoverallperformanceofthecontrolsystemdependsmostlyonthatofthedesignedcontroller.Fromthesetwoaspects,sensorlesscontroltechnologyandcontrollerdesignaresignificantinboththeoreticalanden-gineeringways,whichare

8、alsohotspotsinPMSMcontroltechnologyresearcharea.Inthispaper,PMSMcontrolsystemforEVissetastheresearchobject.Sensorlesscontroltechnologyandcontrollerdesignarerespectivelyresearchedtoimprove