農(nóng)用電動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)展限制著電動車的行駛距離，電池報廢率高，因此、設(shè)計一款高效、低功耗的電動車勢在必行。永磁同步電機以其特有的高效性成為電動汽車行業(yè)研究的熱點。農(nóng)用電動車作為電動車的一種又具有一定的特殊性，由于其工作環(huán)境復雜，因此要求車體的控制系統(tǒng)具有一定的抗擾動性，使轉(zhuǎn)矩控制平穩(wěn)。另外，考慮農(nóng)村消

2、費能力的限制，農(nóng)用電動車的成本要大幅降低，這就對電子元器件的選擇，及電路的設(shè)計增加了難度。本課題以農(nóng)用電動車為研究對象，以研發(fā)以永磁同步電動機為被控對象，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驅(qū)動器為研究目的。
　　本課題對農(nóng)用電動車的物理參數(shù)進行獲取，確定了滿足運動性能的永磁同步電機設(shè)計參數(shù)。并對樣機進行實驗確定了電機實際參數(shù)值。依據(jù)此參數(shù)值，確定了電機驅(qū)動器的設(shè)計參數(shù)。為了對驅(qū)動器系統(tǒng)的設(shè)計提供理論性依據(jù)和實驗參考

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

4、路；針對農(nóng)用電動車的功能要求對NEC的3452引腳進行定義，設(shè)計了外圍I/O接口電路，依據(jù)農(nóng)用車電機參數(shù)設(shè)計了電流環(huán)軟件計算模塊，實現(xiàn)驅(qū)動器指令電流的輸出。對硬件電路設(shè)計后，依據(jù)車體空間限制，電子器件封裝要求，利用Solidworks設(shè)計了驅(qū)動器外殼并將驅(qū)動器組裝成型。對農(nóng)用車電機驅(qū)動器進行了動態(tài)響應測試和穩(wěn)態(tài)測試，驗證了驅(qū)動器良好的動靜態(tài)響應性能。
　　本課題針對驅(qū)動器電流輸出性能的優(yōu)化進行了分析。理論驗證了IP電流環(huán)控制結(jié)構(gòu)的

5、良好抗擾動性，并用Matlab對PI和IP控制結(jié)構(gòu)進行仿真，比較兩種結(jié)構(gòu)的抗擾動能力，驗證了理論分析結(jié)果；分析了電流輸出誤差對轉(zhuǎn)矩的不良影響，針對驅(qū)動器工作的實際過程，確定了電流輸出的誤差環(huán)節(jié)。針對電流傳感器的零點漂移，進行算法修正，解決了零點偏移引起的電流偏差；針對控制電壓計算延時，引入了電流狀態(tài)觀測器，解決了控制系統(tǒng)計算延時；針對編碼器計算延時和編碼器標定時的機械安裝誤差，引入了編碼器角度補償算法，消除了角度誤差；針對Mosfet死