電動汽車代替?zhèn)鹘y(tǒng)燃油汽車成為必然趨勢,電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)則是電動汽車的關(guān)鍵技術(shù)之一。永磁同步電機(jī)因其高功率密度、高可靠性、高精度等優(yōu)點(diǎn),是極具發(fā)展?jié)摿Φ碾妱榆囼?qū)動電機(jī)之一。本文在是永磁同步電機(jī)磁場定向控制的基礎(chǔ)上對一些關(guān)鍵算法進(jìn)行了完善和改進(jìn),并完成了實驗用控制器的設(shè)計。設(shè)計流程可用于同類控制器設(shè)計參考。關(guān)鍵算法的完善和改進(jìn)主要從減少電機(jī)體積和驅(qū)動器的硬件復(fù)雜度出發(fā),對傳統(tǒng)的矢量控制進(jìn)行無位置傳感器和單母線電流傳感器算法深入研究,提出了相應(yīng)的實用算法并進(jìn)行了仿真驗證。論文首先對永磁同步電機(jī)的結(jié)構(gòu)及數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了詳細(xì)論述,為后期算法設(shè)計及仿真提供理論基礎(chǔ);將傳統(tǒng)的SVPWM算法過程進(jìn)行簡化,適合單片機(jī)編程;采用基于反電動勢的滑模觀測器對無位置傳感器電機(jī)進(jìn)行轉(zhuǎn)子估算和轉(zhuǎn)速估算;采用單母線電流傳感器對電機(jī)三相電流進(jìn)行重構(gòu),通過三種方法解決重構(gòu)時出現(xiàn)的不可觀測區(qū);通過Matlab/Simulink對兩種算法進(jìn)行仿真驗證,證實算法的可行性;完善了永磁同步電機(jī)磁場定向控制器的設(shè)計流程,設(shè)計了驅(qū)動器的硬件電路;采用32位的STM32F302R8T6微控制器進(jìn)行軟件設(shè)計,并進(jìn)行了相關(guān)的實驗驗證。 

【文章頁數(shù)】：83 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題研究背景與意義
    1.2 電動汽車對電動機(jī)的基本要求
    1.3 電動汽車車用電機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀及種類和性能
        1.3.1 電動車電機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀
        1.3.2 有刷直流電機(jī)
        1.3.3 感應(yīng)電動機(jī)
        1.3.4 永磁同步電機(jī)
        1.3.5 開關(guān)磁阻電機(jī)
    1.4 永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀
        1.4.1 磁場定向控制(FOC)
        1.4.2 直接轉(zhuǎn)矩控制(DTC)
    1.5 課題研究內(nèi)容
第2章 永磁同步電機(jī)矢量控制原理
    2.1 永磁同步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型
    2.2 磁場定向控制FOC整體框圖
    2.3 兩個重要的坐標(biāo)變換原理
        2.3.1 Clark變換
        2.3.2 Park變換
    2.4 空間電壓矢量脈寬調(diào)制算法(SVPWM)
        2.4.1 SVPWM算法原理
        2.4.2 傳統(tǒng)的SVPWM算法實現(xiàn)
        2.4.3 改善SVPWM算法步驟
        2.4.4 仿真
    2.5 本章小結(jié)
第3章 永磁同步電機(jī)無位置傳感器算法研究
    3.1 引言
    3.2 反電動勢位置估算基本原理
    3.3 基于滑模的反電動勢觀測器設(shè)計
        3.3.1 滑模理論基礎(chǔ)簡述
        3.3.2 滑模抖振的削弱
        3.3.3 反電動勢滑模觀測器的設(shè)計
        3.3.4 滑模觀測器的數(shù)字化
    3.4 實驗仿真
    3.5 本章小結(jié)
第4章 永磁同步電機(jī)單電流傳感器相電流重構(gòu)
    4.1 引言
    4.2 相電流重構(gòu)的原理
        4.2.1 繞組相電流與母線電流關(guān)系
        4.2.2 不可觀測區(qū)分析
    4.3 脈沖移位法
        4.3.1 工作原理
        4.3.2 模型搭建及仿真實驗
    4.4 有效矢量插入法
        4.4.1 工作原理
        4.4.2 模型搭建及仿真實驗
    4.5 本章小結(jié)
第5章 永磁同步電機(jī)控制器的設(shè)計
    5.1 總體硬件框圖
    5.2 微控制器的選取
    5.3 電源電路設(shè)計
    5.4 功率變換電路設(shè)計
    5.5 電流采樣電路設(shè)計
    5.6 供電電壓監(jiān)測電路設(shè)計
    5.7 剎車電路設(shè)計
    5.8 速度控制電路設(shè)計
    5.9 實物PCB設(shè)計
    5.10 本章小結(jié)
第6章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計
    6.1 系統(tǒng)軟件總體設(shè)計
    6.2 系統(tǒng)初始化
    6.3 高頻任務(wù)
    6.4 Systick中斷
    6.5 中頻任務(wù)
    6.6 安全任務(wù)
    6.7 系統(tǒng)調(diào)試
    6.8 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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[6]電動汽車永磁同步電機(jī)動態(tài)最大轉(zhuǎn)矩電流比控制方法研究[D]. 徐愷.電子科技大學(xué) 2018
[7]基于STM32的永磁同步電機(jī)矢量控制系統(tǒng)的研究[D]. 包明杰.浙江師范大學(xué) 2018
[8]基于單電流傳感器的無刷直流電機(jī)相電流重構(gòu)方法[D]. 李娟娟.北京工業(yè)大學(xué) 2017
[9]電動車永磁同步電機(jī)磁場定向控制技術(shù)研究[D]. 劉永飛.河北科技大學(xué) 2016
[10]永磁同步電機(jī)無傳感器新型滑模觀測器研究[D]. 李雪愷.電子科技大學(xué) 2016



本文編號：3648172