基于霍尔传感器的轮毂电机矢量控制方法研究

摘要

随着我国经济的发展和人口的增长，汽车销量随之上升。在带给人们巨大便捷的同时，带来的是环境不断污染和极大的能源危机。电动汽车的出现成为了这一问题的解决办法。由于电动汽车的广泛应用，轮毂电机的得到了更为广泛的发展空间。在要求高性能、低噪音的电动汽车应用中，针对永磁同步轮毂电机，往往采用矢量控制。这一控制方式可以降低电机的转矩脉动和噪音，但其控制效果取决于转子位置信息的精确程度。由于霍尔传感器仅能提供转子所在的扇区，无法提供精确的位置信息，所以基于霍尔传感器的矢量控制难以实现；同时，霍尔传感器在安装或加工时往往会出现误差，有误差的角度信息，会大大影响了矢量控制的控制效果。为了解决这些问题，传统方法是在矢量控制阶段采用观测器等方法进行校正，但这种方法增加了主控芯片的工作量，延长了工作周期。
　　本研究针对霍尔传感器和电动汽车的特殊性，提出了一种新型的复合控制策略和一种新的在线校准霍尔信号的方法，通过对永磁电机采用直流无刷控制策略，基于非导通相反电动势与霍尔信号之间的相位关系，提出了用相反电动势校准霍尔信号的新方法。相比于传统的基于线反电动势霍尔信号校准方法，大大降低了对电机参数依赖并去除了基数次谐波的干扰。通过MATLAB/SIMULINK仿真和实验进行了验证，结果表明：该策略可以实现电动汽车轮毂电机的可靠启动，同时在高速时实现矢量控制；具备较好的动态性能，能够很好地满足电动汽的性能要求；同时针对霍尔传感器的校准方法有较好的实用性和可靠性，校准后电机的电流幅值更低，效率更高。降低了矢量控制的成本，并为矢量控制提供了更为广泛的应用空间。

目录

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第1章 绪论

1.1 课题背景与选题内容

1.1.1 电动汽车研究背景

1.1.2 课题的提出

1.2 国内外现状综述

1.2.1 国外现状

1.2.2 国内研究现状

1.3 本文研究内容和方法

第2章 永磁无刷轮毂电机控制基本原理及问题

2.1 永磁无刷电机方波控制原理及问题

2.1.1 方波控制简介及基本原理

2.1.2 方波控制的主要问题分析

2.2 永磁无刷电机矢量控制原理及问题

2.2.1 矢量控制原理及数学模型

2.2.2 矢量控制下的问题分析

第3章 霍尔传感器信号校准

3.1 对霍尔信号误差进行校准的传统办法

3.2 采用相反电动势对霍尔信号的在线矫正

3.3 在扇区内部角度信息的获取

3.4 轮毂电机复合控制策略分析

第4章 仿真及实验验证

4.1 仿真及分析

4.1.1 MATLAB/Simulink简介

4.1.2 仿真模型分析

4.1.3 仿真结果验证

4.2 实验验证

4.2.1 控制器硬件分析及原理图

4.2.2 控制器的相关保护

4.2.3 电子元器件布局

4.2.4 实验结果及分析

第5章 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

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