農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。但是電池技術的發(fā)展限制著電動車的行駛距離，電池報廢率高，因此、設計一款高效、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，使轉矩控制平穩(wěn)。另外，考慮農村消

2、費能力的限制，農用電動車的成本要大幅降低，這就對電子元器件的選擇，及電路的設計增加了難度。本課題以農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動器為研究目的。
　　本課題對農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，確定了電機驅動器的設計參數(shù)。為了對驅動器系統(tǒng)的設計提供理論性依據(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，為驅動器設計提供了理論基礎，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，對農用電動車伺服控制器進行設計，本課題針對農用車制造成本限制，設計了Mosfet驅動電路，替代了價格昂貴的IPM驅動模塊；依據(jù)電路的供電要求，設計了開關電源電

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

5、良好抗擾動性，并用Matlab對PI和IP控制結構進行仿真，比較兩種結構的抗擾動能力，驗證了理論分析結果；分析了電流輸出誤差對轉矩的不良影響，針對驅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