EPS用永磁同步电机控制策略研究

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1、摘要摘要EPS助力系统就其本质是扭矩伺服系统，对助力电机的控制要求为响应快、扭矩波动小。目前已经开发出的EPS多采用直流电机助力，其换向所带来的转矩动波动较大，限制了EPS性能的加发挥。永磁同步电机(PMSM)以其高转矩惯量比、低转矩脉动而越来越成为高精度伺服系统的首选。本文即采用永磁同步电机作为EPS助力电机，通过对其控制策略的研究充分发挥它的优点，作为开发高性能的EPS系统的基础。本文主要从控制算法、PWM驱动技术、逆变器死区补偿等方向研究了永磁同步电机的控制策略。首先在Matlab／Simulink中建立了永磁同步电机转矩伺服系统的仿真模型，以理论推导和

2、实验调试结合的方式是实现了PID控制，接着提出了一种二自由度控制器的设计方法，仿真结果表明在其在目标跟随和扰动及噪声抑制方面都能达到较好的性能。在PWM驱动技术的研究中，为了充分利用车载蓄电池母线电压，本文在深入了解目前的研究热点空间矢量PWM和插入三次谐波的PWM算法的基础上；作了简化算法的研究，使其更适合在数字式控制系统中的应用，这两种算法均在仿真模型和硬件上得到了实现。在逆变器死区补偿的研究中，在不改动控制器硬件的前提下，选用了电流反馈补偿法，针对传统电流反馈补偿法电流过零点检测难度大导致不精确的缺点，采用了改进型的补偿方法，通过坐标变换得到电流的空间矢

3、量角度，以此作为电流过零点的判断依据，实验结果证明了其有效性。最后，针对特定工况需要，即电机运转在基速以上时，由于端电压受逆变器母线电压的限制，会导致PI调节器调节能力下降，提出了适合数字式永磁同步电机控制系统的弱磁控制方案。关键词：永磁同步电机，PID控制，二自由度控制，空间矢量，死区补偿ABSTRACTABSTRACTEPSisatorqueservosystem，itrequeststheassistantmotorhavecharacteristicsoffastresponseandlowtorqueripple．TheEPSsystems，whic

4、hhavebeendevelopedbynow,mostlycall’thavegoodperformanceforusingDCmotorasassistantmotor,whichrippleswhenrotorchangesdirection．PMSMbecomethefirstchoiceforhilghperformanceservosystemforitshi曲rateoftorqueandinertiaandlowtorqueripple．Inthisthesis，weusePMSMasassistantmotorandtrytomakeuseo

5、fitsadvantagesbyresearchingoncontrolstrategies．Researchonthecontrolstrategiesintheareasofcontrolalgorithm，thedriventechnologyofPWManddeadzonecompensationofinventorisdoneinthisthesis．First，thesimulationmodelofPMSMtorquesel'vosystemisbuiltinMatlab／SimulinkandcontrolledwithPIDinthewayo

6、fboththeoryandexperimentation，thenadesignmethodoftwofreedomdegreecontrollerisproposed，theresultofsimulationsuggestsitperformswellontheaspectofbothfollowingtargetandrestrainingnoise．Inordertofullyusethevoltageofstoragebattery,alotattentionispayonPWMdriventechnique，suchasSVPWMandTHIPW

7、M．Simplealgorithmisproposedtomakethemmoresuitablefordi．gitalcontrolsystem．ThesetwoPWMalgorithmsarebothrealizedbysimulationandhardwaretest．Intheareaofinventordeadzonecompensation．amethodofcurrentfeedbackcompensationiSchosebecauseitdon’tneedtomakeanychangeoftheECU．Thetraditionalcurren

8、tfeedbackcompensati