本文關(guān)鍵詞：電動汽車永磁同步電機(jī)控制器設(shè)計

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【摘要】：隨著汽車保有量的急劇增長,由傳統(tǒng)汽車帶來的資源匱乏和環(huán)境污染也越來越嚴(yán)重。電動汽車因其在節(jié)能環(huán)保方面獨(dú)有的優(yōu)勢,必將在未來替代傳統(tǒng)汽車成為日常生活的主要交通工具。國家和政府也出臺了一系列政策,來推動電動汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。電動汽車的動力來源是電機(jī),其控制技術(shù)是電動汽車的核心技術(shù)。因此,對電機(jī)控制器的研究已經(jīng)成為電動汽車研發(fā)的熱點(diǎn)。永磁同步電機(jī)具有調(diào)速范圍寬、轉(zhuǎn)矩密度高、效率高等優(yōu)點(diǎn),能滿足電動汽車動力系統(tǒng)的各項(xiàng)性能要求,是目前最具有發(fā)展前景的車用電機(jī)類型。本文基于永磁同步電機(jī)的物理模型和電磁關(guān)系建立了不同坐標(biāo)下電機(jī)的數(shù)學(xué)模型,分析了永磁同步電機(jī)運(yùn)行特性及矢量控制策略,利用空間矢量脈寬調(diào)制技術(shù)在SIMULINK平臺上構(gòu)建了永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)的仿真模型,仿真驗(yàn)證了矢量控制策略的控制性能。在理論分析的基礎(chǔ)上,根據(jù)電機(jī)控制系統(tǒng)的控制要求,選用TI公司的TMS320F2812作為電機(jī)控制器的核心控制芯片,設(shè)計了電機(jī)控制器的主要硬件電路,完成DSP芯片最小系統(tǒng)以及控制器的主要環(huán)節(jié)的設(shè)計,并搭建了電機(jī)控制的硬件平臺。根據(jù)永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)矢量控制策略的分析和仿真,運(yùn)用CCS3.3嵌入式軟件完成了電機(jī)控制程序的編寫。在DSP中實(shí)現(xiàn)SVPWM調(diào)制和矢量控制,并且在電機(jī)控制平臺上進(jìn)行相關(guān)軟硬件測試。通過對整個系統(tǒng)的測試分析,表明控制器能夠滿足電機(jī)的控制要求,并且控制系統(tǒng)具備良好的控制性能。
【關(guān)鍵詞】：電動汽車 永磁同步電機(jī) 矢量控制策略 DSP
【學(xué)位授予單位】：天津理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U469.72
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 緒論10-16
• 1.1 研究背景和意義10
• 1.2 國內(nèi)外電動汽車發(fā)展現(xiàn)狀10-12
• 1.2.1 國外電動汽車發(fā)展現(xiàn)狀11-12
• 1.2.2 國內(nèi)電動汽車發(fā)展現(xiàn)狀12
• 1.3 電動汽車電機(jī)的發(fā)展及控制器現(xiàn)狀12-13
• 1.3.1 電動汽車電機(jī)的發(fā)展12-13
• 1.3.2 電機(jī)控制器國外研究現(xiàn)狀13
• 1.3.3 電機(jī)控制器國內(nèi)研究現(xiàn)狀13
• 1.4 永磁同步電機(jī)控制策略的發(fā)展現(xiàn)狀13-15
• 1.4.1 直接轉(zhuǎn)矩控制策略14
• 1.4.2 矢量控制策略14-15
• 1.5 本課題主要研究內(nèi)容15-16
• 第二章 永磁同步電機(jī)原理及矢量控制16-25
• 2.1 永磁同步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型16-19
• 2.1.1 永磁同步電機(jī)的參考坐標(biāo)系16-17
• 2.1.2 在A-B-C坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型17-18
• 2.1.3 在d-q坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型18-19
• 2.2 矢量控制分析19-21
• 2.2.1 矢量控制19-20
• 2.2.2 i_d=0控制20
• 2.2.3 最大轉(zhuǎn)矩電流比控制20-21
• 2.3 矢量控制的空間矢量脈寬調(diào)制21-24
• 2.4 本章小結(jié)24-25
• 第三章 永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)仿真25-32
• 3.1 永磁同步電機(jī)的仿真系統(tǒng)模型25-26
• 3.2 仿真系統(tǒng)模塊介紹26-29
• 3.2.1 PI模塊26-27
• 3.2.2 坐標(biāo)變換模塊27-28
• 3.2.3 SVPWM模塊28-29
• 3.2.4 PWM波調(diào)制模塊29
• 3.3 永磁同步電機(jī)仿真分析29-31
• 3.3.1 啟動、負(fù)載性能仿真分析29-30
• 3.3.2 制動性能仿真分析30-31
• 3.4 本章小結(jié)31-32
• 第四章 永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)硬件平臺設(shè)計32-40
• 4.1 整體硬件分析32-33
• 4.2 測試平臺主回路設(shè)計33-34
• 4.2.1 直流電源電路設(shè)計33-34
• 4.2.2 功率逆變電路設(shè)計34
• 4.3 控制器的主要環(huán)節(jié)設(shè)計34-39
• 4.3.1 TMS320F2812最小系統(tǒng)34-35
• 4.3.2 電流檢測電路設(shè)計35-36
• 4.3.3 轉(zhuǎn)子速度位置檢測電路設(shè)計36-37
• 4.3.4 功率驅(qū)動電路設(shè)計37
• 4.3.5 母線過壓過流保護(hù)電路設(shè)計37-38
• 4.3.6 預(yù)充電電路設(shè)計38-39
• 4.3.7 缺相保護(hù)電路設(shè)計39
• 4.4 本章小結(jié)39-40
• 第五章 控制器的軟件設(shè)計及實(shí)驗(yàn)測試40-55
• 5.1 軟件系統(tǒng)使用的主要DSP資源40-41
• 5.2 軟件設(shè)計框架41-42
• 5.3 軟件主程序42
• 5.4 中斷服務(wù)子程序42-44
• 5.4.1 定時器中斷43-44
• 5.4.2 捕獲中斷44
• 5.5 轉(zhuǎn)子位置計算程序44-46
• 5.5.1 轉(zhuǎn)子位置初始化子程序44-45
• 5.5.2 轉(zhuǎn)子初始位置確定45-46
• 5.6 空間矢量調(diào)制程序46-48
• 5.6.1 SVPWM小矢量的劃分46-47
• 5.6.2 SVPWM在DSP數(shù)字實(shí)現(xiàn)的優(yōu)化47
• 5.6.3 SVPWM產(chǎn)生的流程圖47-48
• 5.7 實(shí)驗(yàn)測試48-54
• 5.7.1 硬件平臺的搭建48-49
• 5.7.2 功率單元模塊測試49-50
• 5.7.3 電流速度檢測環(huán)節(jié)測試50-51
• 5.7.4 電機(jī)轉(zhuǎn)子位置初始化51-52
• 5.7.5 電機(jī)加減速測試52-54
• 5.8 本章小結(jié)54-55
• 第六章 總結(jié)與展望55-56
• 6.1 工作總結(jié)55
• 6.2 后期展望55-56
• 參考文獻(xiàn)56-59
• 發(fā)表論文和科研情況說明59-60
• 致謝60-61

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