基于滑模观测器的电动车异步驱动矢量控制系统关键技术研究

• 作 者: 丁大尉
• 机 构: 合肥工业大学
• 出 处: 合肥工业大学
• 发表日期: 2017年期
• 关键词: 高阶非奇异终端滑模观测器 无速度传感器控制 转子磁链观测器 转矩闭环控制 参数在线辨识 异步电机

随着经济社会的发展,能源短缺和环境污染问题日趋严峻,电动车已经成为未来汽车产业发展的方向。在电动汽车爆发性发展的今天,如何提高电动汽车性能至关重要。作为电动车动力系统重要组成部件的电机驱动系统的性能对整车运行性能起着决定性的作用,也是当前学界研究的热点和难点。本文围绕电动车用异步电机驱动系统中的速度观测、转矩观测、参数在线辨识等关键性技术问题展开了系列研究工作,具体研究内容可概括如下:一、设计了一种异步电机无速度传感器控制方案。通过高阶非奇异终端滑模观测器的构造,不仅实现了对异步电机反电动势的准确观测,而且也克服了滑模观测器固有的抖振问题。同时,参数敏感性分析表明,该反电动势观测器对电机参数有较好的鲁棒性。在此反电动势观测的基础上设计了转速观测器,实现了异步电机无速度传感器控制。二、设计了一种转矩闭环控制方案。在反电动势准确获得的基础上,设计了一种转子磁链观测器,实现了对转子磁链的准确观测,继而由转子磁链和定子电流叉乘获得电磁转矩,实现了异步电机转矩闭环控制,提升了控制系统对总控下发转矩指令的跟踪精度。该转子磁链观测器的突出优势在于其对转子电阻和励磁电感有较强的鲁棒性。三、设计了一种转子电阻和励磁电感同时在线辨识方案。文中选择参数鲁棒性强的转子磁链观测量作为参考模型,而将转子磁链的电流模型作为可调模型,形成MRAS观测器,实现对转子电阻和励磁电感在线辨识,同时,针对转子电阻和励磁电感两个辨识通道之间存在的耦合问题,研究了一种解耦方案,提升了辨识性能。四、搭建了15kW异步电机MATLAB仿真模型及实验系统,对所设计的无速度传感器控制、转矩闭环控制、参数在线辨识等进行了仿真研究及实验验证。