电动车用中小功率开关磁阻电机控制技术研究

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近年来新能源汽车发展迅猛,开关磁阻电机(switched reluctance motor,SRM)因其效率高、能耗小、调速范围广,成为了电动车驱动电机的研究热点。但是SRM的双凸极结构、磁链非线性、脉冲式供电,以及应用在电动车上运行中路况复杂、负载多变等情况,导致运行过程中转矩脉动严重,产生较大的噪声和转速波动,限制了其进一步的发展和应用。因此,本课题研究电动车用中小功率SRM控制技术,实现各种工况下低转矩平稳运行的控制效果。本文的主要研究内容如下:(1)针对传统直接瞬时转矩控制(Direct instant torque control,DITC)方法存在负载多变时动态响应慢转矩脉动明显以及换相时相电流容易出现较大尖峰等问题,提出一种改进的DITC算法。设计了模糊PI控制器代替传统PI转速调节,提高系统动态响应和抗负载扰动能力;提出了基于粒子群算法的开通关断角优化,从而调节相电流波形,抑制换相引起的相电流尖峰,改善电机转矩脉动。(2)针对电机转速变化较大时,传统的转子位置估计存在较大误差以及直接校正发生跳变等问题,提出一种基于递归误差补偿的转子位置估计与校正技术。根据霍尔传感器开关信号的变化划分转子位置电角度扇区,在扇区切换时更新位置误差和电角速度,并将前一扇区累积的位置误差合理分配到当前扇区每个PWM周期进行补偿。(3)完成了电动车用SRM控制器的软硬件设计及电机实验平台的搭建与测试。根据电动车用SRM控制系统的实际情况,进行了控制器总体设计方案分析,给出了控制器各模块电路;以改进的DITC算法为基础,完成了控制器软件程序编写;并在搭建的实验平台上测试了不同转速、不同负载情况下电机的电流及转矩波形,实现了SRM在较宽的转速和负载变化范围内低转矩脉动运行。
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