基于霍爾位置傳感器的車用輔助電機(jī)BLDCM控制系統(tǒng)的研究.pdf

1、傳統(tǒng)燃油汽車所帶來(lái)的能源和環(huán)境問(wèn)題日益嚴(yán)重，發(fā)展新能源電動(dòng)汽車是解決當(dāng)前能源短缺和環(huán)境污染問(wèn)題的一個(gè)有效途徑。電動(dòng)汽車除了主驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)外，還存在很多輔助系統(tǒng)，其中空調(diào)系統(tǒng)是電動(dòng)汽車第二大耗能系統(tǒng)，而空調(diào)系統(tǒng)的核心問(wèn)題就是壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的控制。對(duì)壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)電機(jī)進(jìn)行合理的選取和優(yōu)化控制，能夠提高整車的控制性能，滿足乘客乘坐舒適度的需求。永磁無(wú)刷直流電機(jī)(BLDCM)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠，功率密度高，調(diào)速性能好等優(yōu)勢(shì)，在變速驅(qū)動(dòng)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)

2、用。BLDCM一般采用方波電流控制，但在方波電流驅(qū)動(dòng)下由于電機(jī)繞組電流不能突變，因此在電流換相時(shí)存在很大轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。本文選取永磁無(wú)刷直流電機(jī)作為壓縮機(jī)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)，用低成本的霍爾位置傳感器來(lái)獲取轉(zhuǎn)子位置和轉(zhuǎn)速信息。采用正弦波電流直接驅(qū)動(dòng)控制策略，有效的降低了換相轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。
　　本文首先詳細(xì)分析了BLDCM系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和工作原理，在此基礎(chǔ)上，推導(dǎo)了BLDCM數(shù)學(xué)模型，分析了BLDCM調(diào)速原理，并根據(jù)以上分析結(jié)果在Matlab/Simulin

3、k中搭建了BLDCM仿真模型。然后，本文深入研究了BLDCM在方波電流驅(qū)動(dòng)下轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)產(chǎn)生的原因，非換相電流波動(dòng)是引起換相轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的主要原因，并得出了不同轉(zhuǎn)速下?lián)Q相轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的變化規(guī)律。依據(jù)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)公式，研究了非理想反電動(dòng)勢(shì)對(duì)方波電流驅(qū)動(dòng)換相轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的影響，反電動(dòng)勢(shì)寬度越小引起的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)越大。其次，由于實(shí)際電機(jī)的制造工藝和其他因素，電機(jī)反電動(dòng)勢(shì)寬度為非理想狀態(tài)，反電動(dòng)勢(shì)寬度越小，越接近于正弦波。本文提出采用正弦波電流直接驅(qū)動(dòng)BLDCM的控制

4、策略，它以定子磁鏈為控制目標(biāo)，算法簡(jiǎn)單較易實(shí)現(xiàn)，有效抑制了轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。獲取的霍爾位置信號(hào)為離散狀態(tài)，為得到高分辨率的轉(zhuǎn)子位置和轉(zhuǎn)速信息，以滿足BLDCM正弦波驅(qū)動(dòng)控制要求，本文提出了采用改進(jìn)型的混階轉(zhuǎn)子位置估算算法。同時(shí)為保證電機(jī)可靠運(yùn)行，對(duì)霍爾位置信號(hào)進(jìn)行了容錯(cuò)處理。最后，以TMS320F28035為控制核心，對(duì)BLDCM控制器進(jìn)行了硬件電路設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)，搭建了硬件電路平臺(tái)，對(duì)控制策略進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。
　　本文提出的BLDCM正