电动汽车永磁同步电机无速度传感器矢量驱动系统的研究

• 作 者: 金硕
• 发表日期: 2015年01期
• 关键词: 电动汽车 矢量控制 无速度传感器 模型参考自适应 永磁同步电机

永磁同步电机有着功率因数高、工作效率优、体积轻便、运行稳定可靠以及高转矩惯性比等优点，特别适合作为电动汽车的驱动电机。永磁同步电机高性能调速要求获取转子的位置及转速变化。传统的速度检测方式需要在电机的转子轴上配备速度传感器，这不仅增添系统的体积和成本，也容易受到环境的影响。因此，本文通过测量电机定子侧的电流和电压计算确定电机转子的位置和速度，有效地改善速度传感器所带来的不便，实现电动汽车永磁同步电机无速度传感器的矢量驱动系统。首先，详细研究了电动汽车电驱动系统的结构和组成，分析了电驱动系统的性能要求，在此基础上确定了电动汽车的参数、驱动电机的参数、传动比参数以及电池参数。同时，研究永磁同步电机的数学模型及典型方程。其次，详细研究模型参考自适应速度辨识体系，并根据波波夫（popov）超稳定理论设计自适应率。在基于转子磁场定向的矢量控制仿真研究基础上加入模型参考自适应速度辨识模块，并在空载、带载、突加以及突减负载的不同条件下得出转速对比、电流、转矩变化的曲线。实验结果表明，模型参考自适应速度辨识有较快的动态响应、较好的速度跟随性以及良好的稳定性。再次，以DSP TMS320F2812芯片作为控制核心实现电动汽车永磁同步电机矢量驱动系统的软硬件设计。硬件设计包括驱动电路、电流、电压采样电路、保护电路、复位电路、电平转换电路、串口通信电路、JTAG接口电路以及人机界面电路。软件设计包括DSP、SVPWM初始化程序、电机转速估算子程序、速度调节系统子程序、A/D采样程序以及上下位机通讯和相应界面的设计。最后，对全文的研究工作做出相应总结，基于模型参考自适应速度辨识的电动汽车永磁同步电机矢量驱动系统转速响应快、控制精度高、抗干扰能力强，实现了高性能的电机驱动系统。