新能源汽车电动空调压缩机驱动器的研究

【摘要】：当前我国各地频现的雾霾天气以及能源短缺问题使人们不约而同地将目光投向了低碳环保节能的新能源汽车产业。随着新能源汽车产业的兴起和人们生活质量的提高,人们对新能源汽车的可靠性、舒适性和节能环保等性能提出了更高的要求,而电动汽车空调的好坏是决定乘车舒适性的重要因素之一。本文以电动汽车空调系统里核心零部件压缩机的驱动器为研究对象,首先阐述了目前国内外汽车厂商对于新能源汽车电动空调压缩机驱动器的开发应用现状,指出了采用带位置传感器的无刷直流电机解决方案存在的缺点,于是尝试采用永磁同步电机作为驱动电机,研发基于无传感器控制技术和直接转矩控制技术的驱动系统。接下来讲解了永磁同步电机相关的基础理论,包括PMSM的结构、分类和数学模型,空间矢量与坐标变换等知识。然后对目前交流电机和逆变器控制普遍采用的空间矢量脉宽调制方法进行了详细的论述。在深入研究了传统直接转矩控制之后,发现其电磁转矩脉动大,定子磁链矢量虽已近似圆形轨迹进行运动但还不够平顺光滑,电流毛刺也多。针对传统直接转矩存在的这些缺点和不足,本文结合空间矢量脉宽调制技术提出了一种改进型的直接转矩控制方案,使电机控制效果得到了很大的改善。本文接下来简述了无传感器控制技术的发展史和几种无传感器控制方法,选用了易于工程实现的滑模观测器对转子位置和电机转速进行估计。与此同时,在正确理论的指导下本文运用Matlab/Simulink软件对空间矢量脉宽调制原理、直接转矩控制系统和滑模观测器的位置估算效果进行了仿真建模和分析研究。最后对电动空调压缩机驱动器进行了相应的软硬件设计,并进行了试验,初步验证了采用基于SMO的永磁同步电机的DTC控制驱动方案的可行性。 【关键词】：电动空调压缩机 驱动器 永磁同步电机 直接转矩控制 滑模观测器
【学位授予单位】：福建农林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：U469.7;U463.851
【目录】：

• 摘要7-8
• Abstract8-9
• 第1章 绪论9-13
• 1.1 选题的研究意义9-10
• 1.2 国内外的研究现状与发展趋势10-11
• 1.3 本文研究的主要内容11-13
• 第2章 永磁同步电机理论基础13-27
• 2.1 PMSM的结构和分类13-14
• 2.1.1 PMSM的结构13
• 2.1.2 PMSM的分类13-14
• 2.2 空间矢量14-17
• 2.3 坐标变换17-23
• 2.3.1 坐标变换原理简介17-18
• 2.3.2 坐标变换的确定原则18-19
• 2.3.3 Clarke变换及其逆变换19-20
• 2.3.4 Park变换及其逆变换20-22
• 2.3.5 3s/2r变换和2r/3s变换22-23
• 2.4 PMSM的数学模型23-27
• 2.4.1 在A-B-C坐标系中的数学模型23-25
• 2.4.2 在α-β坐标系中的数学模型25-26
• 2.4.3 在d-q坐标系中的数学模型26-27
• 第3章 空间矢量脉宽调制机理27-38
• 3.1 SVPWM技术的简介27-28
• 3.2 SVPWM技术的实现步骤28-38
• 3.2.1 参考电压空间矢量所在扇区的判断28-29
• 3.2.2 相邻电压空间矢量作用时间的计算29-32
• 3.2.3 饱和的判断32-34
• 3.2.4 导通顺序的安排34-35
• 3.2.5 导通时刻的确定35-37
• 3.2.6 PWM波的生成37-38
• 第4章 DTC直接转矩控制原理38-55
• 4.1 DTC控制的核心思想38-40
• 4.2 传统DTC控制系统40-55
• 4.2.1 定子电压和电流的3s/2s变换41-43
• 4.2.2 定子磁链的估算43-44
• 4.2.3 电磁转矩的估算44
• 4.2.4 所在扇区的确定44-45
• 4.2.5 滞环比较器与开关表45-51
• 4.2.6 传统DTC控制系统仿真分析51-55
• 第5章 SVPWM-DTC控制系统55-65
• 5.1 定子磁链位置角的估算56-57
• 5.2 定子磁链增量的估算57-59
• 5.3 参考电压空间矢量的估算59-61
• 5.4 SVPWM-DTC控制系统仿真分析61-65
• 第6章 基于滑模观测器的无传感器技术65-70
• 6.1 无传感器控制技术发展简介65-66
• 6.2 滑模观测器的设计66-67
• 6.3 SMO位置估算的仿真分析67-70
• 第7章 驱动器控制系统的软硬件设计70-78
• 7.1 驱动器控制系统的硬件设计70-73
• 7.2 驱动器控制系统的软件设计73-75
• 7.3 试验及其结果分析75-78
• 第8章 总结与展望78-79
• 参考文献79-82
• 致谢82

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