直流无刷电机无极调速系统的研究

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近些年随着空气污染越来越严重和石油等不可再生资源的缺乏,而像汽车这样的交通工具又不可或缺,纯电动的新能源汽车就是在这样环境下产生的。纯电动汽车(Electric Vehicle, EV)不会产生尾气且运行时基本没声音,既安全又高效,因此受到全世界各国政府的大力追捧,且在近些年发展迅速。电机控制是电动车研究的重要技术之一,直流无刷电机的结构简单、运行安全、故障率低、效率高、调速平滑、脉动小。广泛应用于电动车上。要想在电机静止时获得转子位置,同时保证在启动时电机不发生反转,电感法就是其中的一种。再结合反电势积分法,提出了一种新的控制方法可使直流无刷电机在启动阶段不发生反转,没有抖动,而且能够快速的响应。若要提高控制的精度,就要实现闭环控制,本文是将转矩和转速作为控制量的。首先要估算转子位置,而这个是通过滑模观测器来实现的。其次,由于很多因素都会影响转子位置的估算,故本文设计了基于PLL锁相环的控制系统。最后,在Simulink中,验证本文提出方法的可行性与正确性。本文在启动阶段后尝试用磁场定向控制理论驱动无刷电机,分析说明了车用无刷直流电机应用磁场定向控制理论的意义,通过结合电感法与反电势法构造了无刷直流电机全速范围的无传感器控制系统。对车用无刷电机性能要求的分析,确定了本文设计的控制系统所要达到的控制目的。利用Altera公司的FPGA开发板及套件搭建了实验所需的硬件平台,根据所述控制系统进行了软件程序编写。实验验证了通过空间电压矢量法对电机进行控制实现无极调速的可行性以及转子位置估计系统的正确性。给出的实验数据表明,本文设计的全速范围下无刷直流电机无传感器控制系统可以达到电动车对于无刷电机的性能要求。
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