本文關(guān)鍵詞：電動車用感應(yīng)電機控制器的設(shè)計及其關(guān)鍵問題研究

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【摘要】：長期以來,汽車作為人類最重要的交通工具,在社會生活中發(fā)揮著重要作用。隨著能源的日益消耗以及傳統(tǒng)燃油汽車帶來的環(huán)境問題,迫使人們重新考慮汽車未來的動力來源。電動汽車以電能作為動力源,能實現(xiàn)零排放,能量利用率高,發(fā)展前景十分廣闊。感應(yīng)電機作為常見的交流電機,具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低、運行可靠、極限轉(zhuǎn)速高等特點,因而被廣泛的應(yīng)用在新能源汽車的驅(qū)動系統(tǒng)中。感應(yīng)電機控制器作為電動汽車的核心部件,要求其具有良好的轉(zhuǎn)矩控制特性,以滿足汽車頻繁的起動、停車,加、減速,能量回饋,低速大轉(zhuǎn)矩爬坡,高速恒功率運行等工況。當(dāng)前,車用感應(yīng)電機控制器產(chǎn)品種類較多,但大都存在如下問題：(1)當(dāng)電機運行在恒功率區(qū)時,因控制器對定子電流的勵磁分量與轉(zhuǎn)矩分量分配不合理導(dǎo)致高速區(qū)的電磁轉(zhuǎn)矩的潛力得不到充分發(fā)揮：(2)傳統(tǒng)的三相電壓源型逆變器的SVPWM調(diào)制方案僅運行在線性調(diào)制區(qū)內(nèi),降低了電機的起動轉(zhuǎn)矩并限制了系統(tǒng)的調(diào)速范圍,最終影響了驅(qū)動系統(tǒng)的動態(tài)性能。針對上述問題,本文提出了相應(yīng)的解決方案,并以TI公司的DSP芯片TMS320F2810為核心,制作了電動汽車感應(yīng)電機控制器的樣機。具體的研究內(nèi)容如下：(1)對于感應(yīng)電機運行在恒功率區(qū)輸出轉(zhuǎn)矩不足的問題,提出了一種新的弱磁控制方案。該方案結(jié)合了傳統(tǒng)的1/ωr法和基于電壓檢測弱磁控制方法的優(yōu)點,充分發(fā)揮了定子電流的勵磁分量與轉(zhuǎn)矩分量的作用,從而增加了電機的輸出轉(zhuǎn)矩；(2)針對三相逆變器直流側(cè)電壓利用率低的問題,將SVPWM算法從線性調(diào)制區(qū)延伸至過調(diào)制區(qū),并采用SVPWM單模式過調(diào)制策略實現(xiàn)了兩者的平滑過渡,為電機起動轉(zhuǎn)矩的增加和系統(tǒng)調(diào)速范圍的拓寬提供了可能；(3)制作了電動汽車用感應(yīng)電機控制器的樣機,設(shè)計了包括矢量控制算法、SVPWM波形輸出、電流調(diào)節(jié)器、電流模型的開環(huán)磁鏈觀測器等模塊在內(nèi)的各功能模塊,最終對間接矢量控制系統(tǒng)進(jìn)行了調(diào)試與測試,驗證了方案的有效性。
【關(guān)鍵詞】：電動汽車 矢量控制 弱磁控制 DSP
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：U469.72;TM346
【目錄】：

• 摘要12-13
• ABSTRACT13-15
• 第1章 緒論15-22
• 1.1 課題的研究背景和意義15-16
• 1.2 純電動汽車控制器的研究現(xiàn)狀及存在的問題16-20
• 1.2.1 純電動汽車的結(jié)構(gòu)組成16-17
• 1.2.2 電動汽車驅(qū)動電機的選擇17-18
• 1.2.3 感應(yīng)電機常用的變頻控制策略18
• 1.2.4 感應(yīng)電機控制器存在的問題18-20
• 1.3 本文的主要研究內(nèi)容和章節(jié)安排20-21
• 1.3.1 主要研究內(nèi)容20
• 1.3.2 論文各章節(jié)安排20-21
• 1.4 本章小結(jié)21-22
• 第2章 三相感應(yīng)電機的數(shù)學(xué)模型22-29
• 2.1 感應(yīng)電機在三相靜止坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型22-25
• 2.2 感應(yīng)電機的坐標(biāo)變換25-26
• 2.2.1 三相靜止坐標(biāo)系到兩相靜止坐標(biāo)系的變換25-26
• 2.2.2 兩相靜止坐標(biāo)系到兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的變換26
• 2.3 感應(yīng)電機在同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系(dq坐標(biāo)系)下的數(shù)學(xué)模型26-27
• 2.4 感應(yīng)電機在同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的狀態(tài)空間方程27-28
• 2.5 本章小結(jié)28-29
• 第3章 三相感應(yīng)電機的矢量控制方案29-35
• 3.1 矢量控制的基本思想29-30
• 3.2 轉(zhuǎn)子磁鏈定向矢量控制的基本原理30-31
• 3.3 矢量控制系統(tǒng)的具體方案31-33
• 3.3.1 直接型矢量控制系統(tǒng)31-32
• 3.3.2 間接型矢量控制系統(tǒng)32-33
• 3.4 感應(yīng)電機轉(zhuǎn)子磁鏈的估計方案33-34
• 3.4.1 基于電流模型的磁鏈估計方案33
• 3.4.2 基于電壓模型的磁鏈估計方案33-34
• 3.5 本章小結(jié)34-35
• 第4章 三相感應(yīng)電機的弱磁控制技術(shù)35-48
• 4.1 電機弱磁區(qū)域的運行狀態(tài)分析35-40
• 4.1.1 弱磁區(qū)感應(yīng)電機的穩(wěn)態(tài)方程35
• 4.1.2 弱磁運行時電壓和電流的限制條件35-36
• 4.1.3 弱磁運行區(qū)域的劃分及各區(qū)域電流的分配方案36-39
• 4.1.4 電機在整個運行范圍內(nèi)的最優(yōu)電流矢量軌跡39-40
• 4.2 常見的感應(yīng)電機弱磁控制方案40-43
• 4.2.1 1/ω_r法40-41
• 4.2.2 基于電壓檢測的方案41-42
• 4.2.3 基于電壓檢測改進(jìn)后的弱磁控制方案42-43
• 4.3 一種新型的弱磁控制方案43
• 4.4 仿真結(jié)果與分析43-47
• 4.5 本章小結(jié)47-48
• 第5章 三相電壓源型逆變器的SVPWM及其過調(diào)制方案48-59
• 5.1 三相電壓源型逆變器的基本結(jié)構(gòu)與基本電壓矢量48-49
• 5.2 SVPWM的線性調(diào)制策略49-50
• 5.3 SVPWM的過調(diào)制策略50-55
• 5.3.1 最小相角誤差過調(diào)制策略50-51
• 5.3.2 最小幅值誤差過調(diào)制策略51-52
• 5.3.3 典型雙模式過調(diào)制策略52-53
• 5.3.4 單模式過調(diào)制策略53-55
• 5.4 仿真結(jié)果與分析55-58
• 5.4.1 SVPWM線性調(diào)制區(qū)內(nèi)的仿真結(jié)果與分析55-56
• 5.4.2 SVPWM單模式過調(diào)制的仿真結(jié)果與分析56-58
• 5.5 本章小結(jié)58-59
• 第6章 電動汽車感應(yīng)電機控制器的軟硬件實現(xiàn)59-77
• 6.1 感應(yīng)電機控制器硬件的整體方案59-61
• 6.1.1 微控制器TMS320F2810簡介59-60
• 6.1.2 感應(yīng)電機控制器硬件的整體方案60-61
• 6.2 感應(yīng)電機控制器的軟件設(shè)計61-67
• 6.2.1 軟件開發(fā)平臺介紹61-62
• 6.2.2 感應(yīng)電機的標(biāo)幺值表示法62-63
• 6.2.3 數(shù)值定標(biāo)63
• 6.2.4 軟件設(shè)計流程63-67
• 6.3 矢量控制主要程序模塊的軟件實現(xiàn)67-76
• 6.3.1 電機速度檢測模塊67-69
• 6.3.2 轉(zhuǎn)子磁鏈位置計算模塊69-70
• 6.3.3 電流調(diào)節(jié)器PI算法模塊70-71
• 6.3.4 電流采樣環(huán)節(jié)及其標(biāo)幺化模塊71-73
• 6.3.5 坐標(biāo)變換模塊73
• 6.3.6 SVPWM的實現(xiàn)模塊73-76
• 6.4 本章小結(jié)76-77
• 第7章 樣機調(diào)試與相關(guān)實驗結(jié)果分析77-87
• 7.1 樣機參數(shù)與各變量標(biāo)幺值的基值選取77-78
• 7.1.1 樣機參數(shù)77-78
• 7.1.2 各變量標(biāo)幺值的基值選取78
• 7.2 三相逆變器的驅(qū)動及輸出波形的實驗結(jié)果78-82
• 7.2.1 MOSFET開關(guān)管驅(qū)動與輸出波形78-79
• 7.2.2 互補PWM的輸出波形79
• 7.2.3 初始上電的波形79-80
• 7.2.4 七段式SVPWM的輸出波形80-81
• 7.2.5 SVPWM輸出相電壓和相電流波形81-82
• 7.3 坐標(biāo)變換以及磁鏈定向角計算的實驗結(jié)果82-83
• 7.4 電流調(diào)節(jié)器的實驗結(jié)果83-84
• 7.5 間接矢量控制系統(tǒng)的實驗結(jié)果84-86
• 7.5.1 電流模型與間接矢量控制模型磁鏈位置角的對比84
• 7.5.2 電機的起動波形84-85
• 7.5.3 間接矢量控制系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)波形85-86
• 7.5.4 間接矢量控制系統(tǒng)的弱磁升速波形86
• 7.6 本章小結(jié)86-87
• 第8章 總結(jié)與展望87-89
• 8.1 論文工作總結(jié)87
• 8.2 論文展望87-89
• 參考文獻(xiàn)89-93
• 致謝93-94
• 附件94

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 李國良,初亮;采用交流感應(yīng)電機的電動汽車動力傳動系統(tǒng)的合理匹配[J];吉林工業(yè)大學(xué)自然科學(xué)學(xué)報;2001年04期

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本文編號：662235