車用內(nèi)嵌式永磁同步電機(jī)無位置傳感器魯棒控制方法研究
發(fā)布時(shí)間:2022-10-22 16:56
永磁同步電機(jī)(Permanent Magnet Synchronous Motor,PMSM)具有高效率、高功率密度、寬調(diào)速范圍等優(yōu)點(diǎn),廣泛應(yīng)用于電動(dòng)汽車等領(lǐng)域。PMSM無位置傳感器控制不需位置傳感器硬件,僅通過軟件算法確定電機(jī)轉(zhuǎn)子位置,即可實(shí)現(xiàn)電機(jī)運(yùn)行控制。無位置傳感器控制技術(shù)具有節(jié)省硬件成本、提高可靠性和減小安裝空間、提升緊湊性及功率密度等優(yōu)點(diǎn),在車用電機(jī)控制中的應(yīng)用具有廣闊前景。由于實(shí)車運(yùn)行過程中環(huán)境惡劣、工況復(fù)雜,具有時(shí)變、強(qiáng)耦合等非線性特性的車用PMSM尤其是內(nèi)嵌式PMSM(Interior PMSM,IPMSM)的系統(tǒng)模型參數(shù)無可避免會(huì)發(fā)生變動(dòng)。并且,外部噪聲和系統(tǒng)自身的非線性效應(yīng)等也會(huì)對(duì)IPMSM控制帶來不利影響。在此情況下,準(zhǔn)確的電機(jī)狀態(tài)估計(jì)和良好的控制設(shè)計(jì)是IPMSM高性能控制的重要基礎(chǔ)。本文對(duì)IPMSM控制系統(tǒng)開展了研究,并進(jìn)行其無位置傳感器控制方法的分析與設(shè)計(jì),對(duì)車用IPMSM無位置傳感器控制的研究與應(yīng)用具有一定的參考意義。針對(duì)實(shí)車電機(jī)參數(shù)變動(dòng)等問題,本文考慮系統(tǒng)模型參數(shù)不確定性等情況,建立IPMSM控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型以及兩相靜止坐標(biāo)系下的IPMSM電氣方程,設(shè)計(jì)...
【文章頁數(shù)】:151 頁
【學(xué)位級(jí)別】:博士
【文章目錄】:
摘要
ABSTRACT
符號(hào)說明
第一章 緒論
1.1 研究背景及意義
1.1.1 車用IPMSM控制系統(tǒng)
1.1.2 IPMSM-變速器集成驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)
1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀綜述
1.2.1 IPMSM控制策略研究
1.2.2 轉(zhuǎn)子位置估計(jì)方法研究
1.2.3 IPMSM-變速器集成驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)控制研究
1.3 研究目標(biāo)與研究?jī)?nèi)容
1.3.1 研究目標(biāo)
1.3.2 研究?jī)?nèi)容與章節(jié)安排
第二章 考慮模型參數(shù)不確定性的IPMSM系統(tǒng)建模
2.1 引言
2.2 PMSM結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與運(yùn)行原理
2.3 IPMSM電氣關(guān)系推導(dǎo)和建模
2.3.1 電氣方程推導(dǎo)
2.3.2 轉(zhuǎn)矩方程推導(dǎo)
2.3.3 數(shù)學(xué)模型建立
2.3.4 考慮參數(shù)不確定性的IPMSM系統(tǒng)建模
2.4 IPMSM控制系統(tǒng)建模與運(yùn)行分析
2.4.1 磁場(chǎng)定向控制的實(shí)現(xiàn)
2.4.2 控制運(yùn)行的電流分配
2.5 本章小結(jié)
第三章 基于滑模觀測(cè)的IPMSM無位置傳感器轉(zhuǎn)矩控制方法研究
3.1 引言
3.2 基于滑模觀測(cè)的IPMSM轉(zhuǎn)子位置估計(jì)方法
3.2.1 經(jīng)典觀測(cè)器的基本原理
3.2.2 基于滑模觀測(cè)的轉(zhuǎn)子位置魯棒觀測(cè)器設(shè)計(jì)
3.3 基于滑模觀測(cè)和偏差補(bǔ)償?shù)臒o位置傳感器轉(zhuǎn)矩控制
3.3.1 基于模型參考自適應(yīng)的IPMSM電感與永磁體磁鏈值估計(jì)
3.3.2 基于參數(shù)估計(jì)和偏差補(bǔ)償?shù)臒o位置傳感器轉(zhuǎn)矩控制
3.3.3 IPMSM無位置傳感器轉(zhuǎn)矩控制性能分析與討論
3.4 基于滑模觀測(cè)的IPMSM轉(zhuǎn)子位置估計(jì)的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
3.5 本章小結(jié)
第四章 基于高階滑模觀測(cè)的IPMSM無位置傳感器轉(zhuǎn)速控制方法研究
4.1 引言
4.2 基于高階滑模觀測(cè)的IPMSM轉(zhuǎn)子位置魯棒觀測(cè)器設(shè)計(jì)
4.3 基于魯棒積分反演控制的IPMSM無位置傳感器控制器設(shè)計(jì)
4.3.1 非線性反演控制基本原理與設(shè)計(jì)方法
4.3.2 IPMSM魯棒積分反演轉(zhuǎn)速控制設(shè)計(jì)
4.4 基于高階滑模觀測(cè)和反演控制的無位置傳感器轉(zhuǎn)速控制
4.4.1 IPMSM無位置傳感器轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)
4.4.2 無位置傳感器控制性能的分析與討論
4.5 本章小結(jié)
第五章 結(jié)合低轉(zhuǎn)速時(shí)高頻注入與滑模觀測(cè)的無位置傳感器控制研究
5.1 引言
5.2 基于高頻注入的IPMSM轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)
5.2.1 基于脈振高頻電壓注入的IPMSM轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)
5.2.2 IPMSM轉(zhuǎn)子位置和轉(zhuǎn)速估計(jì)
5.2.3 基于高頻注入轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)的無位置傳感器控制
5.3 結(jié)合高頻注入與滑模觀測(cè)的IPMSM無位置傳感器控制
5.3.1 高頻注入與滑模觀測(cè)估計(jì)信號(hào)切換的實(shí)現(xiàn)
5.3.2 結(jié)合高頻注入與滑模觀測(cè)的無位置傳感器控制
5.4 基于高頻注入IPMSM轉(zhuǎn)子位置估計(jì)的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
5.5 本章小結(jié)
第六章 車用IPMSM無位置傳感器控制的應(yīng)用研究
6.1 引言
6.2 車用IPMSM標(biāo)定、建模及控制
6.2.1 參數(shù)及電流分配關(guān)系標(biāo)定
6.2.2 IPMSM控制系統(tǒng)模型驗(yàn)證
6.2.3 無位置傳感器轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速控制
6.3 車用IPMSM-兩擋機(jī)械式自動(dòng)變速器集成驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的控制
6.3.1 集成驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)換擋過程及其控制
6.3.2 集成驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)換擋過程控制的仿真
6.4 本章小結(jié)
第七章 全文總結(jié)與展望
7.1 主要研究工作
7.2 主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)
7.3 不足之處及研究展望
參考文獻(xiàn)
致謝
攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文
攻讀博士學(xué)位期間參與的科研項(xiàng)目
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]新能源汽車“彎道超車”應(yīng)正視芯片短板[J]. 左培文,劉倩. 汽車縱橫. 2018(11)
[2]新時(shí)代推進(jìn)我國新能源汽車發(fā)展的新思考[J]. 萬鋼. 汽車工程學(xué)報(bào). 2018(04)
[3]國內(nèi)外新能源汽車發(fā)展的差距及提升路徑探討[J]. 孫騰,馮丹,胡利明. 對(duì)外經(jīng)貿(mào)實(shí)務(wù). 2018(06)
[4]永磁同步電機(jī)自適應(yīng)非奇異終端滑?刂芠J]. 朱林峰,章偉. 控制工程. 2018(01)
[5]基于二階終端滑模優(yōu)化的電流環(huán)滑?刂芠J]. 黃宴委,劉喆怡,熊少華,陳少斌. 電機(jī)與控制學(xué)報(bào). 2018(03)
[6]IF控制結(jié)合滑模觀測(cè)器的永磁同步電機(jī)無位置傳感器復(fù)合控制策略[J]. 劉計(jì)龍,肖飛,麥志勤,高山,余錫文. 電工技術(shù)學(xué)報(bào). 2018(04)
[7]面向中國市場(chǎng)的電動(dòng)化動(dòng)力總成——舍弗勒參加中國汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展(泰達(dá))國際論壇[J]. 田輝. 農(nóng)業(yè)機(jī)械. 2016(10)
[8]一種新型永磁同步電機(jī)高階滑模轉(zhuǎn)速觀測(cè)器的研究[J]. 紀(jì)科輝,周勇,魯文其. 機(jī)電工程. 2016(09)
[9]基于自適應(yīng)滑模觀測(cè)器的永磁同步電機(jī)無位置傳感器控制[J]. 陳煒,張志偉. 電工電能新技術(shù). 2016(08)
[10]核心技術(shù)缺失 外資掌控新能源汽車上游產(chǎn)業(yè)鏈[J]. 張桂林. 中國外資. 2016(13)
博士論文
[1]電動(dòng)汽車生命周期的能源消耗、碳排放和成本收益研究[D]. 周博雅.清華大學(xué) 2016
[2]電動(dòng)汽車再生制動(dòng)若干關(guān)鍵問題研究[D]. 趙國柱.南京航空航天大學(xué) 2012
碩士論文
[1]新能源汽車永磁同步電機(jī)參數(shù)在線精確辨識(shí)方法研究[D]. 趙柏暄.上海交通大學(xué) 2019
[2]基于滑模觀測(cè)器的PMSM無位置傳感器控制研究[D]. 王灣灣.大連交通大學(xué) 2018
[3]基于改進(jìn)滑模觀測(cè)器的PMSM無位置傳感器控制算法研究[D]. 張振宇.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2018
[4]電動(dòng)汽車永磁同步電機(jī)無位置傳感器矢量控制研究[D]. 李東.重慶大學(xué) 2018
[5]電動(dòng)汽車空調(diào)IPMSM無位置傳感器控制系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 江躍.合肥工業(yè)大學(xué) 2018
[6]我國新能源汽車產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力提升策略研究[D]. 程坤.沈陽大學(xué) 2018
[7]基于新型滑?刂频挠来磐诫姍C(jī)伺服系統(tǒng)研究[D]. 趙潔.湖南科技大學(xué) 2017
[8]電動(dòng)車壓縮機(jī)永磁同步電機(jī)無位置傳感器控制研究[D]. 趙金越.沈陽工業(yè)大學(xué) 2017
[9]促進(jìn)我國新能源汽車產(chǎn)業(yè)核心技術(shù)研發(fā)的政策路徑研究[D]. 連新凱.吉林財(cái)經(jīng)大學(xué) 2016
[10]中國新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策研究[D]. 王淳.西南石油大學(xué) 2015
本文編號(hào):3696486
【文章頁數(shù)】:151 頁
【學(xué)位級(jí)別】:博士
【文章目錄】:
摘要
ABSTRACT
符號(hào)說明
第一章 緒論
1.1 研究背景及意義
1.1.1 車用IPMSM控制系統(tǒng)
1.1.2 IPMSM-變速器集成驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)
1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀綜述
1.2.1 IPMSM控制策略研究
1.2.2 轉(zhuǎn)子位置估計(jì)方法研究
1.2.3 IPMSM-變速器集成驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)控制研究
1.3 研究目標(biāo)與研究?jī)?nèi)容
1.3.1 研究目標(biāo)
1.3.2 研究?jī)?nèi)容與章節(jié)安排
第二章 考慮模型參數(shù)不確定性的IPMSM系統(tǒng)建模
2.1 引言
2.2 PMSM結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與運(yùn)行原理
2.3 IPMSM電氣關(guān)系推導(dǎo)和建模
2.3.1 電氣方程推導(dǎo)
2.3.2 轉(zhuǎn)矩方程推導(dǎo)
2.3.3 數(shù)學(xué)模型建立
2.3.4 考慮參數(shù)不確定性的IPMSM系統(tǒng)建模
2.4 IPMSM控制系統(tǒng)建模與運(yùn)行分析
2.4.1 磁場(chǎng)定向控制的實(shí)現(xiàn)
2.4.2 控制運(yùn)行的電流分配
2.5 本章小結(jié)
第三章 基于滑模觀測(cè)的IPMSM無位置傳感器轉(zhuǎn)矩控制方法研究
3.1 引言
3.2 基于滑模觀測(cè)的IPMSM轉(zhuǎn)子位置估計(jì)方法
3.2.1 經(jīng)典觀測(cè)器的基本原理
3.2.2 基于滑模觀測(cè)的轉(zhuǎn)子位置魯棒觀測(cè)器設(shè)計(jì)
3.3 基于滑模觀測(cè)和偏差補(bǔ)償?shù)臒o位置傳感器轉(zhuǎn)矩控制
3.3.1 基于模型參考自適應(yīng)的IPMSM電感與永磁體磁鏈值估計(jì)
3.3.2 基于參數(shù)估計(jì)和偏差補(bǔ)償?shù)臒o位置傳感器轉(zhuǎn)矩控制
3.3.3 IPMSM無位置傳感器轉(zhuǎn)矩控制性能分析與討論
3.4 基于滑模觀測(cè)的IPMSM轉(zhuǎn)子位置估計(jì)的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
3.5 本章小結(jié)
第四章 基于高階滑模觀測(cè)的IPMSM無位置傳感器轉(zhuǎn)速控制方法研究
4.1 引言
4.2 基于高階滑模觀測(cè)的IPMSM轉(zhuǎn)子位置魯棒觀測(cè)器設(shè)計(jì)
4.3 基于魯棒積分反演控制的IPMSM無位置傳感器控制器設(shè)計(jì)
4.3.1 非線性反演控制基本原理與設(shè)計(jì)方法
4.3.2 IPMSM魯棒積分反演轉(zhuǎn)速控制設(shè)計(jì)
4.4 基于高階滑模觀測(cè)和反演控制的無位置傳感器轉(zhuǎn)速控制
4.4.1 IPMSM無位置傳感器轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)
4.4.2 無位置傳感器控制性能的分析與討論
4.5 本章小結(jié)
第五章 結(jié)合低轉(zhuǎn)速時(shí)高頻注入與滑模觀測(cè)的無位置傳感器控制研究
5.1 引言
5.2 基于高頻注入的IPMSM轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)
5.2.1 基于脈振高頻電壓注入的IPMSM轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)
5.2.2 IPMSM轉(zhuǎn)子位置和轉(zhuǎn)速估計(jì)
5.2.3 基于高頻注入轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)的無位置傳感器控制
5.3 結(jié)合高頻注入與滑模觀測(cè)的IPMSM無位置傳感器控制
5.3.1 高頻注入與滑模觀測(cè)估計(jì)信號(hào)切換的實(shí)現(xiàn)
5.3.2 結(jié)合高頻注入與滑模觀測(cè)的無位置傳感器控制
5.4 基于高頻注入IPMSM轉(zhuǎn)子位置估計(jì)的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
5.5 本章小結(jié)
第六章 車用IPMSM無位置傳感器控制的應(yīng)用研究
6.1 引言
6.2 車用IPMSM標(biāo)定、建模及控制
6.2.1 參數(shù)及電流分配關(guān)系標(biāo)定
6.2.2 IPMSM控制系統(tǒng)模型驗(yàn)證
6.2.3 無位置傳感器轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速控制
6.3 車用IPMSM-兩擋機(jī)械式自動(dòng)變速器集成驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的控制
6.3.1 集成驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)換擋過程及其控制
6.3.2 集成驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)換擋過程控制的仿真
6.4 本章小結(jié)
第七章 全文總結(jié)與展望
7.1 主要研究工作
7.2 主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)
7.3 不足之處及研究展望
參考文獻(xiàn)
致謝
攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文
攻讀博士學(xué)位期間參與的科研項(xiàng)目
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]新能源汽車“彎道超車”應(yīng)正視芯片短板[J]. 左培文,劉倩. 汽車縱橫. 2018(11)
[2]新時(shí)代推進(jìn)我國新能源汽車發(fā)展的新思考[J]. 萬鋼. 汽車工程學(xué)報(bào). 2018(04)
[3]國內(nèi)外新能源汽車發(fā)展的差距及提升路徑探討[J]. 孫騰,馮丹,胡利明. 對(duì)外經(jīng)貿(mào)實(shí)務(wù). 2018(06)
[4]永磁同步電機(jī)自適應(yīng)非奇異終端滑?刂芠J]. 朱林峰,章偉. 控制工程. 2018(01)
[5]基于二階終端滑模優(yōu)化的電流環(huán)滑?刂芠J]. 黃宴委,劉喆怡,熊少華,陳少斌. 電機(jī)與控制學(xué)報(bào). 2018(03)
[6]IF控制結(jié)合滑模觀測(cè)器的永磁同步電機(jī)無位置傳感器復(fù)合控制策略[J]. 劉計(jì)龍,肖飛,麥志勤,高山,余錫文. 電工技術(shù)學(xué)報(bào). 2018(04)
[7]面向中國市場(chǎng)的電動(dòng)化動(dòng)力總成——舍弗勒參加中國汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展(泰達(dá))國際論壇[J]. 田輝. 農(nóng)業(yè)機(jī)械. 2016(10)
[8]一種新型永磁同步電機(jī)高階滑模轉(zhuǎn)速觀測(cè)器的研究[J]. 紀(jì)科輝,周勇,魯文其. 機(jī)電工程. 2016(09)
[9]基于自適應(yīng)滑模觀測(cè)器的永磁同步電機(jī)無位置傳感器控制[J]. 陳煒,張志偉. 電工電能新技術(shù). 2016(08)
[10]核心技術(shù)缺失 外資掌控新能源汽車上游產(chǎn)業(yè)鏈[J]. 張桂林. 中國外資. 2016(13)
博士論文
[1]電動(dòng)汽車生命周期的能源消耗、碳排放和成本收益研究[D]. 周博雅.清華大學(xué) 2016
[2]電動(dòng)汽車再生制動(dòng)若干關(guān)鍵問題研究[D]. 趙國柱.南京航空航天大學(xué) 2012
碩士論文
[1]新能源汽車永磁同步電機(jī)參數(shù)在線精確辨識(shí)方法研究[D]. 趙柏暄.上海交通大學(xué) 2019
[2]基于滑模觀測(cè)器的PMSM無位置傳感器控制研究[D]. 王灣灣.大連交通大學(xué) 2018
[3]基于改進(jìn)滑模觀測(cè)器的PMSM無位置傳感器控制算法研究[D]. 張振宇.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2018
[4]電動(dòng)汽車永磁同步電機(jī)無位置傳感器矢量控制研究[D]. 李東.重慶大學(xué) 2018
[5]電動(dòng)汽車空調(diào)IPMSM無位置傳感器控制系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 江躍.合肥工業(yè)大學(xué) 2018
[6]我國新能源汽車產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力提升策略研究[D]. 程坤.沈陽大學(xué) 2018
[7]基于新型滑?刂频挠来磐诫姍C(jī)伺服系統(tǒng)研究[D]. 趙潔.湖南科技大學(xué) 2017
[8]電動(dòng)車壓縮機(jī)永磁同步電機(jī)無位置傳感器控制研究[D]. 趙金越.沈陽工業(yè)大學(xué) 2017
[9]促進(jìn)我國新能源汽車產(chǎn)業(yè)核心技術(shù)研發(fā)的政策路徑研究[D]. 連新凱.吉林財(cái)經(jīng)大學(xué) 2016
[10]中國新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策研究[D]. 王淳.西南石油大學(xué) 2015
本文編號(hào):3696486
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