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BLDCM矢量控制系统的宽调速范围运行控制

作　者: 宣铠锐
导　师: 李红梅
学　校: 合肥工业大学
专　业: 电机与电器
关键词: 无刷直流电机 矢量控制 最小铜损 弱磁控制 无位置传感器控制
分类号: TM33
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 37次
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内容摘要


在石油资源日渐耗竭的今天,世界各国投入大量人力物力研发低碳环保的电动汽车,无刷直流电机(BLDCM)是最适合作为新能源电动汽车的电机类型之一,电动汽车BLDCM电驱动系统成为研究的热点之一。本文将基于BLDCM的矢量控制,研究BLDCM矢量控制系统的恒转矩控制和恒功率控制,提升BLDCM宽调速范围内的整体运行性能。首先,为了抑制无刷直流电机在恒转矩区的转矩脉动,进一步提升电机的运行效率,本文根据拉格朗日求极值原理,构建了基于最小铜损的电流发生器,实施SVPWM调制策略,将转速PI外环和电流PI内环相结合构成双闭环控制BLDCM实现矢量控制,并实现了BLDCM起动与基于最小铜损BLDCM矢量控制系统间的平滑切换。系统仿真结果证实了BLDCM矢量控制系统在降低转矩脉动的同时,兼具良好的动态和静态性能,稳态时的定子d轴电流近似为0,证实了该方案在恒转矩区可以实现最大转矩电流比控制(MTPA),提升了系统的运行效率。然后,本文基于瞬时功率理论设计了BLDCM弱磁控制系统。其设计思路是根据电磁转矩输出合适的驱动无刷直流电机的定子d轴和q轴电流,构造出BLDCM定子电流发生器。基于磁回复曲线,对去磁定子电流进行约束防止不可逆去磁出现。在上述研究的基础上,搭建了基于瞬时功率的BLDCM弱磁控制结构框图和系统仿真模型,仿真结果证实了该方案进行弱磁扩速的可行性和有效性。最后,本文提出了基于磁链函数法的BLDCM矢量控制系统的无位置传感器控制实现方案,为了提高BLDCM转子位置估计精度,设计了BLDCM的上电参数辨识和基于自适应滑模观测器的在线电机参数辨识；此外,利用正交函数的性质,设计了与磁链函数法相匹配的BLDCM系统在变速运行时的转子位置估计方法,能够较好地估计出电机变速运行状态下的转子位置。

全文目录


摘要  5-6
ABSTRACT  6-8
致谢  8-13
第一章 绪论  13-19
  1.1 课题研究的背景与意义  13-14
  1.2 BLDCM的转矩脉动抑制与矢量控制  14-15
    1.2.1 BLDCM转矩脉动抑制的主要方法  14-15
    1.2.2 BLDCM的矢量控制  15
  1.3 BLDCM的弱磁扩速  15-16
    1.3.1 BLDCM的弱磁控制方法  15-16
    1.3.2 BLDCM弱磁扩速的不足  16
  1.4 BLDCM的无位置传感器控制  16-18
    1.4.1 无位置传感器控制技术发展现状  16-17
    1.4.2 方波电流驱动下BLDCM的无位置传感器控制  17-18
  1.5 论文的主要研究内容  18-19
第二章 基于最小铜损的BLDCM矢量控制  19-28
  2.1 研究背景  19-20
  2.2 最小铜损原理  20-21
  2.3 SVPWM调制  21-23
  2.4 BLDCM的反电动势估计与起动  23
  2.5 PI参数的自整定  23-25
  2.6 基于最小铜损的BLDCM矢量控制建模与仿真  25-27
  2.7 本章小结  27-28
第三章 BLDCM的弱磁控制  28-36
  3.1 BLDCM矢量控制系统基于瞬时功率的弱磁控制  28-32
    3.1.1 基于瞬时功率的弱磁控制  28-29
    3.1.2 基于瞬时功率弱磁控制模式下的电机电磁转矩  29-32
  3.2 基于瞬时功率弱磁控制的BLDCM系统建模与仿真  32-35
    3.2.1 基于瞬时功率弱磁控制的BLDCM系统结构框图  32-33
    3.2.2 永磁体退磁约束  33-34
    3.2.3 系统仿真  34-35
  3.3 本章小结  35-36
第四章 BLDCM矢量控制系统的无位置传感器控制  36-51
  4.1 基于磁链函数法的BLDCM系统的无位置传感器控制  36-40
    4.1.1 磁链函数法  36-39
    4.1.2 磁链函数仿真  39-40
  4.2 BLDCM上电参数辨识  40-42
  4.3 电机参数的实时辨识  42-45
    4.3.1 状态观测器  42-43
    4.3.2 基于状态观测的BLDCM参数自适应辨识  43-45
  4.4 变速情况下的估计  45-50
    4.4.1 基本原理  45-47
    4.4.2 实现方法和仿真过程  47-50
  4.5 本章小结  50-51
第五章 总结与展望  51-53
参考文献  53-56
攻读硕士学位期间发表的论文  56

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 电机 > 直流电机
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