電動(dòng)汽車電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制策略研究畢業(yè)論文(編輯修改稿)
2024-07-24 15:21 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 。???ABC)t(x?)t()t(? 空間矢量分量的定義并且旋轉(zhuǎn)空間矢量在 軸上的投影稱為 分量，如圖 所示，而在正交的 軸上???的投影便稱為 分量。? 理想逆變器的數(shù)學(xué)模型電壓型逆變器如圖 所示，由六個(gè)開(kāi)關(guān) 、 、 、 、 、 組成。 和aSbScaS、 和 、 和 每組之間互為反向，所以當(dāng)一個(gè)接通時(shí)，則另一個(gè)處于斷開(kāi)狀aSbcS態(tài)。 、 和 為三個(gè)互相獨(dú)立的變量，按照相關(guān)規(guī)定，則六個(gè)開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通狀態(tài)均用1 表示，關(guān)斷狀態(tài)均用 0 表示。0+U ds as as b s cs b s ba b cEE 電壓型理想逆變器以 a 相為例，理想逆變器的輸出電壓和開(kāi)關(guān)狀態(tài)存在公式 的對(duì)應(yīng)關(guān)系： （）????????),1S( 0 Euabaa0三個(gè)開(kāi)關(guān)變量 、 、 共有八種組合，這些組合是 (000)，(001)，(111)，(011) ，Sbc(101)，(100)，(110)，(010)。在這 8 種組合中，并非全部有效，其中在組合 (000)和(111)狀蘭州交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 態(tài)時(shí)，理想逆變器輸出電壓為零，因此將其稱為無(wú)效組合。其它六種組合為有效組合。逆變器的開(kāi)關(guān)狀態(tài)編號(hào)見(jiàn)表 。 逆變器的開(kāi)關(guān)狀態(tài)逆變器狀態(tài)編號(hào) 工作狀態(tài) 零狀態(tài)1 2 3 4 5 6 7 8（ 、 、aSbc）001 010 011 100 101 110 000 111 異步電機(jī)定子磁鏈和電磁轉(zhuǎn)矩與空間電壓矢量的關(guān)系磁鏈空間矢量與電壓空間矢量之間存在的關(guān)系如下圖 所示。圖中， 的運(yùn))(t??動(dòng)軌跡與電壓空間矢量 位置為平行關(guān)系，并且運(yùn)動(dòng)方向和電壓空間矢量的作用方)(tus向相互對(duì)應(yīng)。所以只要定子電阻的壓降 比 足夠小，則這種平行關(guān)系也就可以)(tistus近似。由此可見(jiàn)，在必要的時(shí)刻依次給出定子電壓空間矢量 S1 至 S6，可以得到定子磁量依次沿著圖中的 S1S2S3S4S5S6 的次序運(yùn)動(dòng)，形成了一個(gè)正六邊形磁鏈。但是若定子電壓為零矢量，那么磁鏈的增量為也就零，而這個(gè)作用是使磁鏈?zhǔn)噶康庙旤c(diǎn)停在原來(lái)的空間位置不動(dòng)。 ??)01(u)10(u)1()1()01(u)10(uS 6 S 5S 3S 1S 2S 4(t??1 1 10 0 0 空間電壓矢量和磁鏈空間矢量之間的關(guān)系 直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的基本組成二十世紀(jì)八十年代，國(guó)際上出現(xiàn)了直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)，當(dāng)時(shí)有兩種最為典型的控制方案，分別為六邊形磁鏈直接轉(zhuǎn)矩控制方案和近似圓形磁鏈直接轉(zhuǎn)矩控制方案。蘭州交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 六邊形磁鏈直接轉(zhuǎn)矩控制的原理如圖 所示，為六邊形磁鏈直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。由此圖可知，定子電壓與電流經(jīng)過(guò)相應(yīng)的坐標(biāo)變換后，計(jì)算出定子磁鏈，然后分解得到 分量和 分量，再進(jìn)??行兩相靜止三相靜止坐標(biāo)系變換，將磁鏈的計(jì)算值與給定值進(jìn)行比較，可以得出相應(yīng)的開(kāi)關(guān)量，而轉(zhuǎn)矩滯環(huán)調(diào)節(jié)的輸出值決定是否插入了零矢量，從而能夠確定出正確的電壓狀態(tài)信號(hào)，更好的控制逆變器的輸出電壓，最后產(chǎn)生六邊形磁鏈 [6]。（1）六邊形磁鏈的生成與電壓空間矢量的選擇如果要形成六邊形磁鏈，需要對(duì)六邊形磁鏈進(jìn)行分析，并且還要對(duì)電壓矢量對(duì)磁鏈的作用研究。所以需要對(duì)六邊形磁鏈軌跡的定子旋轉(zhuǎn)磁鏈空間矢量在 坐標(biāo)系 a、?b 以及 c 軸上的投影進(jìn)行觀察，由此便可以得到三個(gè)梯形波，它們之間的相位相差?120176。它們分別被稱為定子磁鏈的 、 和 分量。a??bc?M23aubcU I2 3 D M Cg????g?A Z S1 i?+_+_sR2 3 aibc?i???m???+ _ S?e???a?bc?abcSa b cfTU C TA M M A M C A T R 2 Eac 六邊形磁鏈直接轉(zhuǎn)矩控制原理的基本結(jié)構(gòu)蘭州交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 ?U s ( 1 0 0 )U s ( 1 1 0 )U s ( 0 1 0 )U s ( 0 1 1 )U s ( 0 0 1 )U s ( 1 0 1 )a?b?c?s 1s 2s 3s 4s 5s 6 六邊形磁鏈及 β 坐標(biāo)系 、 、 軸abc從圖 可看出 坐標(biāo)系與 三相坐標(biāo)系存在如式 的關(guān)系。圖 是三個(gè)異??步電機(jī)磁鏈分量對(duì)應(yīng)的時(shí)序圖。 （）?????213??cbas 1 s 2 s 3 s 4 s 5 s 6011001101100110010011001g???g???as ?bs ?cs ?as ubs ucs uas ubs ucs ubacda??b??c??區(qū)段 磁鏈開(kāi)關(guān)信號(hào)與電壓空間矢量的選擇蘭州交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 a－異步電機(jī)定子磁鏈的β分量 b－異步電機(jī)磁鏈的開(kāi)關(guān)信號(hào)c－電壓開(kāi)關(guān)信號(hào) d－電壓狀態(tài)信號(hào)圖 中的每個(gè)區(qū)間 s1~s6 分別向 、 、 三個(gè)坐標(biāo)軸投影，可以得出該區(qū)間a?bc內(nèi)的三個(gè)磁鏈分量，波形如圖 ，采用三個(gè)施密特觸發(fā)器（見(jiàn)圖 ） ，施密特觸發(fā)器的容差是 ，將三個(gè)磁鏈分量和磁鏈的給定值一一比較，得到相對(duì)應(yīng)的磁鏈開(kāi)關(guān)g???信號(hào)，如圖 區(qū)域所示。電磁開(kāi)關(guān)信號(hào) 、 和 構(gòu)成與之相對(duì)應(yīng)的電壓開(kāi)as?bcs關(guān)信號(hào) 、 和 。其關(guān)系是：asubcsu=acu = bs?au（）=cs?bu電壓開(kāi)關(guān)信號(hào) 、 、 反相便直接得到電壓狀態(tài)信號(hào) 、 、 ，見(jiàn)圖asubc asubcs。要是沒(méi)有力矩超出電壓開(kāi)關(guān)信號(hào)，則逆變器的各相開(kāi)關(guān)狀態(tài)按公式 所示；若是有力矩超出電壓開(kāi)關(guān)信號(hào)，則按照公式 狀態(tài)給出開(kāi)關(guān)變化最少所對(duì)應(yīng)的零電壓信號(hào)。這樣便可以很好地控制產(chǎn)生的六邊形磁鏈。（2）轉(zhuǎn)矩滯環(huán)調(diào)節(jié)對(duì)于直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)而言，如果需要達(dá)到較高的動(dòng)態(tài)性能，就要對(duì)電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩進(jìn)行最直接控制。實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)矩的調(diào)節(jié)與控制使用轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)器即可完成。轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)器的輸入信號(hào)是轉(zhuǎn)矩給定值 和反饋值 比較所得的信號(hào)差 △ T，開(kāi)關(guān)信號(hào) TQ 作為轉(zhuǎn)gTf矩調(diào)解器對(duì)應(yīng)的輸出信號(hào)，轉(zhuǎn)矩兩點(diǎn)式調(diào)節(jié)器的容差為 ，運(yùn)用離散的兩點(diǎn)式調(diào)節(jié)m??方法，把轉(zhuǎn)矩的波動(dòng)可以限制在已知所給定值的容差范圍之內(nèi)。當(dāng)轉(zhuǎn)矩波動(dòng)處于給定值的容差范圍之內(nèi)時(shí)，開(kāi)關(guān)信號(hào) TQ=1，則會(huì)輸出相對(duì)應(yīng)的空間電壓矢量，可以使定子磁鏈旋轉(zhuǎn)，同時(shí)轉(zhuǎn)矩也將上升。當(dāng)實(shí)際測(cè)得的電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩和給定轉(zhuǎn)矩之差大于允許偏差時(shí)，開(kāi)關(guān)信號(hào) TQ=0，此時(shí)輸出的空間電壓矢量為零，定子磁鏈不會(huì)正常運(yùn)行，而是停止不工作，此時(shí)的轉(zhuǎn)矩下降。 近似圓形磁鏈直接轉(zhuǎn)矩控制的基本原理蘭州交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 逆變器2 EM磁鏈位置磁鏈 、 轉(zhuǎn)矩計(jì)算轉(zhuǎn)矩滯環(huán)比較器查規(guī)則表磁鏈滯環(huán)比較器 siu??s?s_++g?f_gTf TQNScba 近似圓形磁鏈直接轉(zhuǎn)矩基本控制結(jié)構(gòu)?β123456*??? ?*?? ?*u6( 1 0 0 )u2( 0 1 0 )u3( 0 1 1 )u1( 0 0 1 )u5( 1 0 1 )u6( 1 1 0 ) 磁鏈的圓形區(qū)域劃分與近似的圓形軌跡假如三相異步電機(jī)的輸入信號(hào)是三相對(duì)稱電流，那么電機(jī)將會(huì)產(chǎn)生近似圓形軌跡的旋轉(zhuǎn)磁鏈，對(duì)應(yīng)的電機(jī)空間磁鏈的矢量軌跡為也會(huì)近似為圓形。反之，根據(jù)第三章敘述的電壓矢量對(duì)磁鏈?zhǔn)噶康挠绊?，?huì)使電機(jī)的磁鏈?zhǔn)噶坷@六個(gè)電壓矢量的方向走折線并且會(huì)逼近圓形軌跡，如圖 所示；如此看來(lái)，變頻器的各相電流也就可以近似看作是正弦電流。近似圓形磁鏈的直接轉(zhuǎn)矩控制結(jié)構(gòu)如上圖 所示。（1）磁鏈的分區(qū)與滯環(huán)調(diào)節(jié)假如要使定子磁鏈的運(yùn)動(dòng)軌跡達(dá)到近似為圓形軌跡的效果，應(yīng)該第一時(shí)間確定出定子磁鏈的幅值范圍 ，利用定子磁鏈的幅值范圍可得到兩個(gè)實(shí)線的同心圓，而????s對(duì)磁鏈控制的目的就是使定子磁鏈的軌跡在兩個(gè)實(shí)線同心圓共同確定的范圍之內(nèi)，見(jiàn)
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