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电动助力转向系统(EPS)相较EHPS等其他转向系统具有节能环保、易于安装调整等优点,因而得到广泛应用。目前国内EPS产品助力电机大多采用有刷直流电机,虽控制方法简单,但是系统运行效率低,在汽车领域内受到限制。永磁同步电机具有功率密度大、效率高等特性,因此成为了EPS系统助力电机的发展方向。
本文设计了一种基于永磁同步电机的电动助力转向控制器。EPS系统助力电机在恒转矩区域内运行,设计了id=0矢量控制方法,完成了系统基本的助力功能;针对EPS系统在快速转向手感沉重问题,又设计了负id补偿弱磁控制方法。主要完成以下几个方面的研究内容:
针对传统的EPS系统助力电机在闭环id=0矢量控制中,电流是通过三电阻或两电阻采样重构获得,存在控制精度差等问题,设计了单电阻电流采样重构方法。针对在低调制比区和过渡区会出现电流无法完成重构,采用了“双重切换PWM”方法予以解决。该方法是通过在每相PWM中插入不同的最小采样脉冲和零脉冲来实现电流采样。通过台架实验,验证了该方法能够解决特殊区域电流采样重构问题,实现了全区域内的电流采样及相电流重构。
针对在驾驶汽车过程中,驾驶员快速转方向盘时手感沉重问题,设计了一种负id补偿弱磁控制方法。基于永磁同步电机的EPS,可以通过弱磁控制来提高电机的转速,使助力电机在较高转速下能够提供适当的助力力矩。通过转向台架实验,验证了本文弱磁控制方法能够有效地提高电机转速1200 r/min,减少了1.1 N.m操控力矩,给予快速转向时驾驶员的良好手感。
完成最后硬件模块和软件模块的设计,集成了基于永磁同步电机的电动助力转向控制器,并将开发出的EPS控制器以猎豹CS10汽车进行实车实验。实验结果表明,当汽车运行在工况良好的情况下,该EPS控制器能够实现系统基本的助力功能,且助力跟随性能良好,具有随速助力功能。
本文设计了一种基于永磁同步电机的电动助力转向控制器。EPS系统助力电机在恒转矩区域内运行,设计了id=0矢量控制方法,完成了系统基本的助力功能;针对EPS系统在快速转向手感沉重问题,又设计了负id补偿弱磁控制方法。主要完成以下几个方面的研究内容:
针对传统的EPS系统助力电机在闭环id=0矢量控制中,电流是通过三电阻或两电阻采样重构获得,存在控制精度差等问题,设计了单电阻电流采样重构方法。针对在低调制比区和过渡区会出现电流无法完成重构,采用了“双重切换PWM”方法予以解决。该方法是通过在每相PWM中插入不同的最小采样脉冲和零脉冲来实现电流采样。通过台架实验,验证了该方法能够解决特殊区域电流采样重构问题,实现了全区域内的电流采样及相电流重构。
针对在驾驶汽车过程中,驾驶员快速转方向盘时手感沉重问题,设计了一种负id补偿弱磁控制方法。基于永磁同步电机的EPS,可以通过弱磁控制来提高电机的转速,使助力电机在较高转速下能够提供适当的助力力矩。通过转向台架实验,验证了本文弱磁控制方法能够有效地提高电机转速1200 r/min,减少了1.1 N.m操控力矩,给予快速转向时驾驶员的良好手感。
完成最后硬件模块和软件模块的设计,集成了基于永磁同步电机的电动助力转向控制器,并将开发出的EPS控制器以猎豹CS10汽车进行实车实验。实验结果表明,当汽车运行在工况良好的情况下,该EPS控制器能够实现系统基本的助力功能,且助力跟随性能良好,具有随速助力功能。