電動汽車代替?zhèn)鹘y(tǒng)燃油汽車成為必然趨勢,電機驅動系統(tǒng)則是電動汽車的關鍵技術之一。永磁同步電機因其高功率密度、高可靠性、高精度等優(yōu)點,是極具發(fā)展?jié)摿Φ碾妱榆囼寗与姍C之一。本文在是永磁同步電機磁場定向控制的基礎上對一些關鍵算法進行了完善和改進,并完成了實驗用控制器的設計。設計流程可用于同類控制器設計參考。關鍵算法的完善和改進主要從減少電機體積和驅動器的硬件復雜度出發(fā),對傳統(tǒng)的矢量控制進行無位置傳感器和單母線電流傳感器算法深入研究,提出了相應的實用算法并進行了仿真驗證。論文首先對永磁同步電機的結構及數學模型進行了詳細論述,為后期算法設計及仿真提供理論基礎;將傳統(tǒng)的SVPWM算法過程進行簡化,適合單片機編程;采用基于反電動勢的滑模觀測器對無位置傳感器電機進行轉子估算和轉速估算;采用單母線電流傳感器對電機三相電流進行重構,通過三種方法解決重構時出現的不可觀測區(qū);通過Matlab/Simulink對兩種算法進行仿真驗證,證實算法的可行性;完善了永磁同步電機磁場定向控制器的設計流程,設計了驅動器的硬件電路;采用32位的STM32F302R8T6微控制器進行軟件設計,并進行了相關的實驗驗證。 

【文章頁數】：83 頁

【學位級別】：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 電動汽車對電動機的基本要求
    1.3 電動汽車車用電機發(fā)展現狀及種類和性能
        1.3.1 電動車電機發(fā)展現狀
        1.3.2 有刷直流電機
        1.3.3 感應電動機
        1.3.4 永磁同步電機
        1.3.5 開關磁阻電機
    1.4 永磁同步電機控制系統(tǒng)發(fā)展現狀
        1.4.1 磁場定向控制(FOC)
        1.4.2 直接轉矩控制(DTC)
    1.5 課題研究內容
第2章 永磁同步電機矢量控制原理
    2.1 永磁同步電機的數學模型
    2.2 磁場定向控制FOC整體框圖
    2.3 兩個重要的坐標變換原理
        2.3.1 Clark變換
        2.3.2 Park變換
    2.4 空間電壓矢量脈寬調制算法(SVPWM)
        2.4.1 SVPWM算法原理
        2.4.2 傳統(tǒng)的SVPWM算法實現
        2.4.3 改善SVPWM算法步驟
        2.4.4 仿真
    2.5 本章小結
第3章 永磁同步電機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計
        3.3.1 滑模理論基礎簡述
        3.3.2 滑模抖振的削弱
        3.3.3 反電動勢滑模觀測器的設計
        3.3.4 滑模觀測器的數字化
    3.4 實驗仿真
    3.5 本章小結
第4章 永磁同步電機單電流傳感器相電流重構
    4.1 引言
    4.2 相電流重構的原理
        4.2.1 繞組相電流與母線電流關系
        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
第5章 永磁同步電機控制器的設計
    5.1 總體硬件框圖
    5.2 微控制器的選取
    5.3 電源電路設計
    5.4 功率變換電路設計
    5.5 電流采樣電路設計
    5.6 供電電壓監(jiān)測電路設計
    5.7 剎車電路設計
    5.8 速度控制電路設計
    5.9 實物PCB設計
    5.10 本章小結
第6章 系統(tǒng)的軟件設計
    6.1 系統(tǒng)軟件總體設計
    6.2 系統(tǒng)初始化
    6.3 高頻任務
    6.4 Systick中斷
    6.5 中頻任務
    6.6 安全任務
    6.7 系統(tǒng)調試
    6.8 本章小結
結論
參考文獻
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
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[2]永磁同步電機控制在電動汽車中的應用[J]. 李文悅.  內燃機與配件. 2019(22)
[3]電動汽車的發(fā)展現狀與未來趨勢分析[J]. 顏樂平,成姿,周常飛,李琰.  電工技術. 2019(22)
[4]基于SVPWM的永磁同步電機DTC技術[J]. 尹星,袁登科,甄永成,邵仲書,呂相杰.  系統(tǒng)仿真學報. 2019(11)
[5]永磁同步電機矢量控制與直接轉矩控制特性比較研究[J]. 趙尚麗,徐勇光.  電子質量. 2019(10)
[6]基于英飛凌XMC4700多功能功率開發(fā)套件的SVPWM編程設計[J]. 袁登科,胡宗杰.  機電一體化. 2019(05)
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[8]電動汽車驅動電機發(fā)展現狀分析[J]. 陳亞莉.  汽車與駕駛維修(維修版). 2019(09)
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碩士論文
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[3]基于SVPWM的永磁同步電機無差拍直接轉矩控制[D]. 馮燁.沈陽工業(yè)大學 2019
[4]基于STM32的永磁同步電機驅動控制系統(tǒng)的研究[D]. 張朋輝.沈陽工業(yè)大學 2019
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[6]電動汽車永磁同步電機動態(tài)最大轉矩電流比控制方法研究[D]. 徐愷.電子科技大學 2018
[7]基于STM32的永磁同步電機矢量控制系統(tǒng)的研究[D]. 包明杰.浙江師范大學 2018
[8]基于單電流傳感器的無刷直流電機相電流重構方法[D]. 李娟娟.北京工業(yè)大學 2017
[9]電動車永磁同步電機磁場定向控制技術研究[D]. 劉永飛.河北科技大學 2016
[10]永磁同步電機無傳感器新型滑模觀測器研究[D]. 李雪愷.電子科技大學 2016



本文編號：3648172