混合动力汽车电机驱动系统无速度传感器的研究

【摘要】：混合动力汽车电机驱动系统是车辆安全行驶、准确操纵的关键技术,而电机转速检测是驱动控制的重要环节。目前广泛采用的旋转变压器及霍尔传感器等测速装置不仅增加了车辆成本,而且由于车辆行驶环境恶劣,速度传感器的精度和可靠性都存在不同程度的问题。 本文以混合动力汽车异步电机驱动系统为研究对象,通过仿真和实验手段分析驱动电机的速度辨识问题。针对车辆驱动系统对速度辨识的动态响应速度和参数非线性的适应能力要求较高的特点,采用异步电机直接转矩控制策略,设计了车辆驱动系统模型参考自适应速度辨识方案和一阶、二阶滑模变结构转速观测器,并对车辆各种行驶工况下的测速精度和测速性能进行了深入研究。 论文主要内容如下： 对两种模型参考自适应转速辨识方案进行了仿真,仿真结果表明：模型参考自适应虽然辨识精度高,但车辆运行中受到不良路况和电机参数变化等的影响使驱动系统的控制精度降低,甚至出现不稳定情况,而且系统的动态响应速度不是十分理想。 针对模型参考自适应方法存在的问题,本文设计了一种基于一阶滑模观测器的转速辨识方法,通过仿真分析发现这种方法对系统参数变化有很强的鲁棒性、动态响应很快,但是由于变结构方法本身存在的抖动问题以及转子电阻温升的变化导致速度辨识精度不高。为了解决这些问题,本文设计了一种基于二阶滑模观测器的速度辨识方法,由于采用超螺旋算法使两点控制变为连续控制,减小了系统的抖动,并可以实现速度估计的同时估计转子电阻,提高了驱动系统的控制精度。 最后设计了基于TMS320F2812的实验平台,验证了基于二阶滑模观测器的速度辨识方法的可行性及其存在的问题。 【关键词】：混合动力汽车 模型参考自适应 滑模观测器 直接转矩控制 无速度传感器
【学位授予单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：U469.7
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第一章 绪论9-22
• 1.1 课题研究的背景与意义9-11
• 1.2 混合动力汽车国内外发展概况11-17
• 1.3 异步电机无速度传感器控制发展概况17-20
• 1.4 主要研究内容20-22
• 第二章 基于模型参考自适应的无速度传感器汽车驱动系统分析22-40
• 2.1 直接转矩控制策略22-26
• 2.2 基于转子磁链和基于无功功率的模型参考自适应速度辨识方案26-31
• 2.2.1 基于转子磁链的模型参考自适应系统26-29
• 2.2.2 基于无功功率的模型参考自适应系统29-31
• 2.3 两种模型参考自适应的速度辨识方法的仿真分析31-35
• 2.4 混合动力汽车电机驱动系统性能分析35-39
• 2.4.1 汽车驱动系统的调速范围35-36
• 2.4.2 车辆过载能力及加速性能36-37
• 2.4.3 恶劣路况下车辆运行状况37-38
• 2.4.4 车用电机转子电阻变化对驱动系统性能的影响38-39
• 2.5 本章小结39-40
• 第三章 基于滑模观测器的无速度传感器汽车驱动系统研究40-61
• 3.1 使用一阶滑模观测器实现电机速度辨识40-48
• 3.1.1 滑模变结构基本理论40-42
• 3.1.2 一阶滑模观测器的设计42-45
• 3.1.3 系统仿真研究45-48
• 3.2 二阶滑模观测器用于车用电机速度辨识48-55
• 3.2.1 基于超螺旋算法的二阶滑模观测器的设计48-52
• 3.2.2 二阶滑模观测器与一阶滑模观测器对比分析52-55
• 3.3 基于二阶滑模观测器的无速度传感器电机驱动系统性能55-59
• 3.3.1 汽车驱动系统调速范围的提升55-56
• 3.3.2 车辆过载能力及加速性能的提升56-57
• 3.3.3 恶劣路况下车辆运行状况57-58
• 3.3.4 车用电机转子电阻变化对驱动系统性能的影响58-59
• 3.4 混合动力汽车整车性能仿真59-60
• 3.5 本章小结60-61
• 第四章 无速度传感器汽车驱动系统实现61-72
• 4.1 系统的硬件设计61-67
• 4.1.1 驱动电路的设计63-64
• 4.1.2 控制电路的设计64-67
• 4.2 系统的软件设计67-70
• 4.2.1 软件的总体框架67-69
• 4.2.2 主要功能模块的实现69-70
• 4.3 实验结果及分析70-71
• 4.4 本章小结71-72
• 第五章 结论72-73
• 参考文献73-76
• 在学研究成果76-77
• 致谢77

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