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电动车交流异步电机无速度传感器矢量控制系统

作　者: 朱晓荣
导　师: 夏超英
学　校: 天津大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 电动汽车交流异步电机无速度传感器改进积分器
分类号: TM343
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 131次
引　用: 4次
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内容摘要

电动汽车是解决能源危机和环境污染这两大难题的重要途径,因而逐渐成为新一代交通工具的主要发展方向。鉴于交流异步电动机有结构紧凑、价格便宜、容易重复利用、需要较少的维护等优点,已经在电动汽车的驱动系统中得以广泛应用。为了进一步降低电动汽车电气驱动系统的成本与复杂性,并提高控制系统的可靠性,交流异步电机无速度传感器矢量控制系统成为当前亟待解决的问题。对于电动汽车中交流异步电机驱动系统来说,无速度传感器矢量控制方法的关键技术是准确的磁场定向。磁链观测是关系到能否实现准确的磁场定向的关键,这将决定着电动汽车能否在低速范围实现稳定的大转矩输出,实现在带载情况下的稳定起动及稳定运行。本文针对这一问题,设计了基于改进积分器的电压模型交流异步电机无速度传感器矢量控制系统。具体而言,本文首先对基于改进积分器的电压模型观测转子磁链和转子磁场位置的原理进行理论分析。然后,在MATLAB/SIMULINK仿真环境下,建立了基于改进积分器的电压模型无速度传感器系统仿真模型,完成了以?TMS320LF2407? DSP?为控制核心的交流异步电机全数字无速度传感器矢量控制系统的软件设计,并针对低通滤波器,饱和反馈积分器,自适应补偿积分器的实现方法、参数的选取和关键技术进行了深入的分析和探讨。随后,以一鼠笼式交流异步电机为被控对象,进行了无速度传感器矢量控制运行的相关实验,得到了详实的实验数据和实验结果。理论分析、仿真与实验结果均证明了三种基于改进积分器的电压模型无速度传感器矢量控制系统各自具有一定的优势和缺陷,可根据不同的控制要求和场合,选择不同的控制方案。综合考虑,基于自适应补偿积分器的电压模型在较宽的电机转速范围内能准确地观测转子磁链,实现转子磁场的准确定向,输出稳定的转矩,可以在工程上满足电动车控制系统的要求。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-7
第一章绪论  7-17
  1.1 课题研究背景  7-9
  1.2 无传感器研究现状与综述  9-15
    1.2.1 基于电压模型的磁链观测方法  10-12
    1.2.2 含有电流模型的磁链观测方法  12
    1.2.3 两种模型的结合—状态观测器方法  12-13
    1.2.4 转速的估计法  13-15
  1.3 论文研究内容及结构  15-17
第二章交流异步电机数学模型及矢量控制  17-24
  2.1 交流异步电动机的数学模型  17-21
    2.1.1 三相静止坐标系下的异步电机数学模型  17-19
    2.1.2 两相静止坐标系下的异步电机数学模型  19-20
    2.1.3 两相同步旋转坐标系下的异步电机数学模型  20-21
  2.2 异步电动机矢量控制  21-24
    2.2.1 矢量控制的基本原理  21-22
    2.2.2 异步电动机矢量控制系统  22-24
第三章异步电机无速度传感器矢量控制系统的磁链观测  24-43
  3.1 电压模型磁链观测  24-25
  3.2 低通滤波器的研究  25-29
  3.3 饱和反馈积分器的研究  29-37
    3.3.1 饱和反馈积分器  29-35
    3.3.2 带坐标变换的饱和反馈积分器  35-37
  3.4 自适应补偿积分器的研究  37-43
第四章电动汽车无速度传感器矢量控制系统实现  43-62
  4.1 系统硬件平台结构及功能介绍  43-44
  4.2 系统软件设计  44-50
    4.2.1 MCWIN2407 软件简介  44-47
    4.2.2 电压模型估计转子磁链算法的软件设计与实现  47-50
  4.3 电动汽车无速度传感器矢量控制系统的实现  50-62
    4.3.1 基于低通滤波器的电压模型无速度传感器矢量控制系统  50-55
    4.3.2 基于饱和反馈积分器的电压模型无速度传感器控制系统  55-58
    4.3.3 基于自适应补偿积分器的电压模型无速度传感器控制系统  58-62
第五章总结与展望  62-64
  5.1 本论文的主要研究成果和结论  62-63
  5.2 本课题后续工作展望  63-64
参考文献  64-68
发表论文和科研情况说明  68-69
致谢  69

电动车交流异步电机无速度传感器矢量控制系统

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