反凸极永磁同步轮毂电机控制策略研究

发布时间：2017-08-23 14:45

  本文关键词：反凸极永磁同步轮毂电机控制策略研究

  更多相关文章： 永磁电机 反凸极 在线参数辨识 自适应控制 最大转矩电流比控制 弱磁控制

【摘要】：反凸极永磁同步电机由于直轴电感大于交轴电感能够实现更宽的扩速范围,因此在电动汽车轮毂电机驱动领域具有广阔的应用前景。本文针对反凸极电机特点,分析了其在恒转矩区和恒功率区的工作模式,针对轮毂电机工作过程中参数变化范围大的特点,提出了自适应最大转矩电流比控制策略和自适应弱磁控制策略。主要研究内容有以下几个方面:首先,针对反凸极永磁同步轮毂电机自身结构参数特点,从理论上分析了反凸极永磁同步电机与传统正凸极永磁同步电机在各工作状态下的差异,针对基速以上和基速以下分别选择了适应各工作状态的控制策略,搭建了反凸极永磁电机控制实验平台,针对具体试验样机,通过实验验证了系统的控制效果。其次,由于电机在复杂工况下参数变化大,研究了基于最小二乘法的电机在线参数辨识方法。针对传统最小二乘法在线参数辨识方程的欠秩问题,提出了分步最小二乘法的参数辨识策略。从理论上分析了参数辨识误差产生的原因,并通过实验对各个影响因素进行对比研究。实验结果验证了分步最小二乘法参数辨识的快速性和准确性。再次,在理论上分析了参数变化对最大转矩电流比控制的影响,提出了自适应最大转矩电流比控制。通过对电机参数辨识程序的调用,周期性的对电机内部参数进行在线校正并将校正后的参数用于计算在线最大转矩电流比曲线,实现了自适应最大转矩电流比控制,并通过仿真和实验验证了自适应最大转矩电流比控制的有效性。最后,提出了电压给定自适应弱磁控制策略,实现了对反凸极永磁电机的弱磁扩速控制。通过分析电压限制下控制系统电流环PI状态,利用交直轴电压给定作为控制量,用以计算直轴电流给定。并在电机工作状态变化、直流母线电压变化及电机内部参数变化条件下对该系统进行了仿真和实验验证,结果表明所提出的自适应弱磁控制能够适应各种条件变化实现弱磁控制。
【关键词】：永磁电机 反凸极 在线参数辨识 自适应控制 最大转矩电流比控制 弱磁控制
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM341;U469.72
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-18
• 1.1 课题来源及研究的目的和意义9
• 1.2 国内外在该方向的研究现状及分析9-16
• 1.2.1 反凸极永磁同步电机的控制策略9-11
• 1.2.2 最大转矩电流比控制策略研究现状11-13
• 1.2.3 永磁电机在线参数辨识研究现状13-15
• 1.2.4 弱磁控制策略研究现状15-16
• 1.3 主要研究内容16-18
• 第2章 反凸极永磁同步电机的运行特性及控制策略18-31
• 2.1 引言18
• 2.2 凸极特性对电机控制方式的影响18-22
• 2.3 基速以下控制策略22-24
• 2.3.1 Id=0 控制策略22
• 2.3.2 MTPA控制策略22-23
• 2.3.3 基速以下控制策略选择23-24
• 2.4 基速以上控制策略24-26
• 2.4.1 公式法24-25
• 2.4.2 查表法25
• 2.4.3 自适应弱磁控制25-26
• 2.4.4 基速以上控制策略选择26
• 2.5 实验平台搭建26-30
• 2.5.1 反凸极电机总控制系统26-27
• 2.5.2 反凸极实验样机27
• 2.5.3 电机控制实验平台设计27-29
• 2.5.4 实验样机运行曲线29-30
• 2.6 本章小结30-31
• 第3章 永磁同步电机参数辨识研究31-43
• 3.1 引言31
• 3.2 基于最小二乘法的电机参数辨识31-34
• 3.2.1 常规最小二乘法实现电机参数辨识31-34
• 3.2.2 常规最小二乘法参数辨识的欠秩问题34
• 3.3 分步最小二乘法参数辨识34-36
• 3.4 实验验证36-42
• 3.4.1 辨识误差影响因素分析37
• 3.4.2 转速对参数辨识的影响37-38
• 3.4.3 负载对参数辨识的影响38
• 3.4.4 直轴电流脉冲幅值对参数辨识的影响38-39
• 3.4.5 直轴电流脉冲初值对参数辨识的影响39-40
• 3.4.6 直轴电流脉冲宽度对参数辨识的影响40-41
• 3.4.7 分步方式对参数辨识的影响41-42
• 3.5 本章小结42-43
• 第4章 自适应最大转矩电流比控制策略研究43-54
• 4.1 引言43
• 4.2 电机参数对MTPA控制的影响43-45
• 4.2.1 电机参数对MTPA曲线的影响43-44
• 4.2.2 MTPA与Id=0 控制的对比分析44-45
• 4.3 自适应最大转矩电流比控制45-46
• 4.4 仿真验证46-49
• 4.4.0 在线参数辨识仿真验证47-48
• 4.4.1 自适应MTPA与Id=0 控制策略对比48
• 4.4.2 自适应MTPA与离线MTPA控制策略对比48-49
• 4.5 实验验证49-52
• 4.6 本章小结52-54
• 第5章 反凸极电机弱磁控制研究54-68
• 5.1 引言54
• 5.2 电流环PI饱和观测法54-57
• 5.2.1 电流环PI饱和观测法理论分析54-55
• 5.2.2 基于电流环饱和观测法的弱磁控制系统55-56
• 5.2.3 电流环饱和观测法缺点56-57
• 5.3 电压给定自适应法57
• 5.4 仿真验证57-60
• 5.4.1 转速转矩变化自适应验证57-58
• 5.4.2 母线电压变化自适应验证58-59
• 5.4.3 参数变化自适应验证59-60
• 5.5 实验验证60-66
• 5.5.1 不同转速弱磁扩速实验61-62
• 5.5.2 不同负载转矩弱磁扩速实验62
• 5.5.3 改变直流母线电压弱磁扩速实验62-63
• 5.5.4 参数变化后弱磁扩速实验63-64
• 5.5.5 恒功率弱磁扩速实验64-65
• 5.5.6 0.5 倍最大功率弱磁扩速实验65-66
• 5.6 本章小结66-68
• 结论68-69
• 参考文献69-74
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果74-76
• 致谢76

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本文编号：725648