發(fā)布時間：2017-08-13 10:40

  本文關鍵詞：串勵直流電機新型控制系統(tǒng)研究

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【摘要】：電機作為汽車的驅動,具有成本低廉、操作方便、低污染等優(yōu)點,近年來在叉車、貨車、電動代步車、觀光游覽車等行業(yè)應用十分廣泛。串勵直流電機具有啟動轉矩大、過載能力強、調速方法簡單等優(yōu)點,在電動汽車驅動電機中占有很大比例,尤其在叉車、貨車等大負荷車輛驅動上具有較為明顯的優(yōu)勢。直流串勵電機傳統(tǒng)的換向方法采用電磁換向接觸器改變旋轉方向,不能實現(xiàn)快速與高頻率換向。同時,在傳統(tǒng)控制方式中電樞與勵磁串聯(lián)繞組兩端反向電動勢低于供電電壓,電機原則上只能工作在第一或第三象限。而電機若要在第二、第四象限運行,就必須要有應對能量再生的策略。本文以串勵直流電機作為控制對象,提出了全橋-半橋混合橋式電路與四開關全橋式電路兩種控制系統(tǒng)拓撲結構,通過比較最終確定選用四開關全橋電路作為本控制系統(tǒng)拓撲。本文研究了由四組半導體開關管MOSFET組成的橋式電路控制電機電子換向和四象限運行,通過控制四組開關元件的通斷,改變電樞與勵磁繞組的電流回路與方向,實現(xiàn)電機電磁力矩的改變和機械能向電池饋電,讓直流串勵電機可以在四個象限內運行。通過對串勵直流電機運行特性的分析,基于BUCK降壓原理對電機進行調壓調速控制,并通過仿真驗證控制方法的可行性。根據電機的控制要求設計控制系統(tǒng)的原理圖,并繪制硬件電路板。實驗表明,本文提出的控制方法能較好地實現(xiàn)對串勵直流電機四象限運行的控制,達到了預設目標。本文還結合串勵直流電機與直流無刷電機的結構優(yōu)點,設計了可進行電磁力矩電子換向與四象限運行的電子換向串勵直流電機結構,同時給出了該電機的控制方法與控制系統(tǒng)拓撲結構,分析了電機四個象限運行情況。
【關鍵詞】：串勵直流電機 電子換向 四象限運行 MOSFET
【學位授予單位】：揚州大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TM331.1
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第一章 緒論8-14
• 1.1 研究背景與選題依據8-9
• 1.2 電動汽車用驅動電機9-11
• 1.2.1 電動汽車對電機的性能要求9
• 1.2.2 電動汽車用電機分類9-11
• 1.3 電動汽車用驅動電機控制系統(tǒng)研究現(xiàn)狀11-12
• 1.4 研究內容與意義12-14
• 1.4.1 研究內容12-13
• 1.4.2 研究意義13-14
• 第二章 串勵直流電機控制方法的分析與設計14-33
• 2.1 串勵直流電機運行特性14-16
• 2.1.1 轉矩特性14-15
• 2.1.2 轉速特性15
• 2.1.3 機械特性15-16
• 2.2 串勵直流電機數(shù)學模型16-17
• 2.3 串勵直流電機的運行控制17-22
• 2.3.1 串勵直流電機的起動控制17-19
• 2.3.2 串勵直流電機的調速控制19-20
• 2.3.3 串勵直流電機的制動控制20-21
• 2.3.4 串勵直流電機的旋轉換向控制21-22
• 2.4 串勵直流電機閉環(huán)調速系統(tǒng)的仿真與分析22-25
• 2.4.1 PID控制原理22-24
• 2.4.2 電機調速系統(tǒng)仿真24-25
• 2.5 電機控制系統(tǒng)的拓撲選型與控制過程25-33
• 2.5.1 電機運行的四個象限25-26
• 2.5.2 混合橋式電路拓撲結構26-29
• 2.5.3 四開關可逆H橋拓撲結構29-32
• 2.5.4 主電路拓撲選型32-33
• 第三章 串勵直流電機控制系統(tǒng)硬件設計33-62
• 3.1 控制系統(tǒng)整體設計33-35
• 3.1.1 控制系統(tǒng)電氣性能指標33
• 3.1.2 控制系統(tǒng)的原理框圖設計33-34
• 3.1.3 控制系統(tǒng)外部器件接線設計34-35
• 3.2 輔助電源設計35-39
• 3.2.1 48V轉12V電源35-38
• 3.2.2 12V轉5V與5V轉3.3V電源38-39
• 3.3 采樣電路設計39-46
• 3.3.1 加速信號采樣電路39-40
• 3.3.2 電磁制動要求信號采樣電路40-42
• 3.3.3 電機轉速采樣電路42-43
• 3.3.4 控制系統(tǒng)溫度采樣電路43-44
• 3.3.5 電源母線電流采樣電路44-45
• 3.3.6 電機旋轉方向控制信號采樣電路45-46
• 3.4 控制系統(tǒng)保護電路設計46-51
• 3.4.1 接觸器及其驅動電路46-48
• 3.4.2 控制系統(tǒng)運行前檢測電路48-50
• 3.4.3 H橋功率開關管驅動信號關斷電路50-51
• 3.5 全橋斬波電路設計51-60
• 3.5.1 功率開關管與續(xù)流二極管選型51-52
• 3.5.2 開關電路損耗計算52-53
• 3.5.3 功率開關全橋電路53-55
• 3.5.4 全橋電路功率開關管驅動電路55-58
• 3.5.5 控制系統(tǒng)緩沖電路58-60
• 3.6 通訊電路設計60-62
• 第四章 串勵直流電機控制系統(tǒng)軟件設計62-68
• 4.1 主要模塊設置62-64
• 4.1.1 PWM生成設置62-63
• 4.1.2 ADC設置63-64
• 4.1.3 速度曲線可變設計64
• 4.2 軟件程序設計64-68
• 4.2.1 主程序設計64-65
• 4.2.2 控制系統(tǒng)的啟動65-66
• 4.2.3 數(shù)字控制算法PI的實現(xiàn)66-68
• 第五章 實驗結果分析68-71
• 第六章 總結與展望71-82
• 6.1 總結71
• 6.2 串勵直流電機展望71-82
• 6.2.1 電子換向串勵直流電機控制系統(tǒng)拓撲結構72-74
• 6.2.2 電機第一、三象限運行控制74-77
• 6.2.3 電機第二、四象限運行控制77-82
• 致謝82-83
• 參考文獻83-86
• 作者攻讀碩士期間發(fā)表的文章與專利86-88

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1 王云龍;曹翼;李光耀;陳偉華;;小功率電動車用串勵直流電機的優(yōu)化設計[J];電機與控制應用;2013年11期

2 劉愛平;完善串勵直流電機試驗中的靜止電源[J];電力機車與城軌車輛;2003年02期

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1 吳松;串勵直流電機新型控制系統(tǒng)研究[D];揚州大學;2016年

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本文編號：666892