汽车空调风机无级调速系统的研究

摘要

当前的汽车空调风机大多还是采用有刷直流电动机进行调速的。虽然有刷直流电动机具有运行效率高和调速性能好等许多优点，但由于它存在许多固有的缺陷：采用电刷和换向器等机械的方法进行换向，寿命短、噪声大、维护困难、成本高以及容易引起火灾等安全隐患，故限制了其的进一步发展。而采用异步电动机对汽车空调风机进行调速，虽然由于异步电动机具有结构简单、坚固耐用、维护工作量小、运行效率高等许多优点，但由于异步电动机功率因数低、控制精度差、制造工艺要求高等诸多因素，也逐渐被近年来随着永磁材料、现代电力电子技术、计算机技术和现代控制理论的迅猛发展而成熟起来的永磁无刷直流电动机(BrushlessDirectCurrentMotor-BLDCM)调速系统所取代。永磁无刷直流电动机具有体积小、重量轻、效率高、噪音低且可靠性高的特点，因而得到了广泛的应用。　　本文研究的对象是汽车空调风机的无级调速系统。通过对无位置传感器无刷直流电动机组成的汽车空调无级调速系统转速特性和转矩特性的具体研究，来达到论述本文所研究的调速系统比前人所设计的各类汽车空调风机调速系统性能更优越的目的。　　本文对无刷直流电动机的工作原理进行了详尽的分析，建立了汽车空调风机无级调速系统的数学模型，采用了一种新颖的G(θ)函数法进行转子位置的检测。并利用MATLAB/SIMULINK软件建立了该调速系统的仿真模型。该系统仿真模型采用双闭环控制，内环和外环都采用模糊PI控制策略。通过对仿真结果的分析，表明模糊PI控制优于传统的PI控制，证明了本文无级调速系统仿真模型的正确性。由此也可得出结论，本文所提出的调速系统方案是可行的。

目录

文摘

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第一章绪论

1.1汽车空调风机调速系统的发展概况

1.2各种调速系统的性能比较

1.2.1有刷直流电动机调速系统

1.2.2异步电动机调速系统

1.2.3永磁同步电动机调速系统

1.3无刷直流电动机的基本结构

1.3.1无刷直流电动机的本体结构

1.3.2无刷直流电动机的转子位置检测

1.3.3无刷直流电动机的电子开关线路

1.4无刷直流电动机的工作原理

1.5本课题的研究意义

1.6内容安排

1.7本章小结

第二章无刷直流电动机调速系统的智能控制策略

2.1关于智能控制

2.1.1智能控制的产生

2.1.2智能控制的概念及其特点

2.1.3智能控制的种类

2.2关于模糊控制

2.2.1模糊控制的基本理论

2.2.2模糊控制的特点

2.2.3模糊控制系统

2.3 PID控制

2.3.1 PID控制的原理

2.3.2 PID控制的作用及其特点

2.4模糊PID应用在汽车空调风机调速系统中的优势

2.5本章小结

第三章汽车空调风机无级调速系统的数学建模

3.1电压方程

3.2转矩方程和运动方程

3.3状态方程

3.4等效电路

3.5本章小结

第四章调速系统仿真模型的建立

4.1仿真工具介绍

4.1.1仿真的定义

4.1.2 MATLAB简介

4.1.3 SIMULINK简介

4.2调速系统的仿真模型

4.2.1电动机本体仿真模型

4.2.2逆变器和电源的仿真模型

4.2.3速度环仿真模型

4.2.4电流环仿真模型

4.2.5系统总体仿真模型

4.3本章小结

第五章仿真结果及其讨论

5.1仿真参数

5.2仿真结果分析及比较

5.2.1转速比较

5.2.2转矩比较

5.2.3电流比较

5.2.4换向角分析

5.3本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的论文

致谢