農(nóng)用電動(dòng)車交流伺服控制系統(tǒng)研發(fā).pdf

1、汽車已經(jīng)成為現(xiàn)代社會(huì)人們生活的必備工具之一。然而，燃油汽車污染空氣，消耗有限的能源。隨著電子電力技術(shù)的發(fā)展，電動(dòng)汽車成為解決以上問題的重要手段。但是電池技術(shù)的發(fā)展限制著電動(dòng)車的行駛距離，電池報(bào)廢率高，因此、設(shè)計(jì)一款高效、低功耗的電動(dòng)車勢在必行。永磁同步電機(jī)以其特有的高效性成為電動(dòng)汽車行業(yè)研究的熱點(diǎn)。農(nóng)用電動(dòng)車作為電動(dòng)車的一種又具有一定的特殊性，由于其工作環(huán)境復(fù)雜，因此要求車體的控制系統(tǒng)具有一定的抗擾動(dòng)性，使轉(zhuǎn)矩控制平穩(wěn)。另外，考慮農(nóng)村消

2、費(fèi)能力的限制，農(nóng)用電動(dòng)車的成本要大幅降低，這就對(duì)電子元器件的選擇，及電路的設(shè)計(jì)增加了難度。本課題以農(nóng)用電動(dòng)車為研究對(duì)象，以研發(fā)以永磁同步電動(dòng)機(jī)為被控對(duì)象，能夠輸出平滑交流正弦電流并具有一定抗干擾能力的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器為研究目的。
　　本課題對(duì)農(nóng)用電動(dòng)車的物理參數(shù)進(jìn)行獲取，確定了滿足運(yùn)動(dòng)性能的永磁同步電機(jī)設(shè)計(jì)參數(shù)。并對(duì)樣機(jī)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)確定了電機(jī)實(shí)際參數(shù)值。依據(jù)此參數(shù)值，確定了電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的設(shè)計(jì)參數(shù)。為了對(duì)驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供理論性依據(jù)和實(shí)驗(yàn)參考

3、依據(jù)，搭建了電機(jī)數(shù)學(xué)模型，以空間矢量控制方法為基礎(chǔ)搭建了比例、積分計(jì)算器及2/3變換計(jì)算器模型。用Matlab的Simulink模塊實(shí)現(xiàn)各數(shù)學(xué)模型的鏈接，驗(yàn)證了系統(tǒng)的可行性，為驅(qū)動(dòng)器設(shè)計(jì)提供了理論基礎(chǔ)，并為電流環(huán)控制的計(jì)算參數(shù)提供了參考值。
　　以搭建的電流環(huán)控制模型為基礎(chǔ)，對(duì)農(nóng)用電動(dòng)車伺服控制器進(jìn)行設(shè)計(jì)，本課題針對(duì)農(nóng)用車制造成本限制，設(shè)計(jì)了Mosfet驅(qū)動(dòng)電路，替代了價(jià)格昂貴的IPM驅(qū)動(dòng)模塊；依據(jù)電路的供電要求，設(shè)計(jì)了開關(guān)電源電

4、路；針對(duì)農(nóng)用電動(dòng)車的功能要求對(duì)NEC的3452引腳進(jìn)行定義，設(shè)計(jì)了外圍I/O接口電路，依據(jù)農(nóng)用車電機(jī)參數(shù)設(shè)計(jì)了電流環(huán)軟件計(jì)算模塊，實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)器指令電流的輸出。對(duì)硬件電路設(shè)計(jì)后，依據(jù)車體空間限制，電子器件封裝要求，利用Solidworks設(shè)計(jì)了驅(qū)動(dòng)器外殼并將驅(qū)動(dòng)器組裝成型。對(duì)農(nóng)用車電機(jī)驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行了動(dòng)態(tài)響應(yīng)測試和穩(wěn)態(tài)測試，驗(yàn)證了驅(qū)動(dòng)器良好的動(dòng)靜態(tài)響應(yīng)性能。
　　本課題針對(duì)驅(qū)動(dòng)器電流輸出性能的優(yōu)化進(jìn)行了分析。理論驗(yàn)證了IP電流環(huán)控制結(jié)構(gòu)的

5、良好抗擾動(dòng)性，并用Matlab對(duì)PI和IP控制結(jié)構(gòu)進(jìn)行仿真，比較兩種結(jié)構(gòu)的抗擾動(dòng)能力，驗(yàn)證了理論分析結(jié)果；分析了電流輸出誤差對(duì)轉(zhuǎn)矩的不良影響，針對(duì)驅(qū)動(dòng)器工作的實(shí)際過程，確定了電流輸出的誤差環(huán)節(jié)。針對(duì)電流傳感器的零點(diǎn)漂移，進(jìn)行算法修正，解決了零點(diǎn)偏移引起的電流偏差；針對(duì)控制電壓計(jì)算延時(shí)，引入了電流狀態(tài)觀測器，解決了控制系統(tǒng)計(jì)算延時(shí)；針對(duì)編碼器計(jì)算延時(shí)和編碼器標(biāo)定時(shí)的機(jī)械安裝誤差，引入了編碼器角度補(bǔ)償算法，消除了角度誤差；針對(duì)Mosfet死