基于直接转矩控制的电动车用无刷直流电机控制器的设计与研究

发布时间：2020-05-16 23:59

【摘要】：由于电动车有电力驱动的洁净高效以及方便快捷的特点,各类电动车(包括电动摩托车、单车汽车)得到了广泛的应用和普及。新能源汽车尾气的排放量接近于‘0’,是目前解决资源短缺和大气污染的选择之一。无刷直流电机是电机的类型之一,是直流电机的一种特殊形式,它随着电机技术和永磁材料的兴起而出现。它具有体积小、效率高、调速性能好、控制简单和便于实现数字化控制等优点,被广泛应用于多个领域。因此,研究无刷直流电机的控制具有很深远的意义。本论文首先分析无刷直流电机的工作原理,结合电动汽车平稳运行的需要,以无刷直流电机控制器为论文中心,展开研究工作,最终能够精确的控制电动车用无刷直流电机。本论文主要进行了以下工作:本论文对无刷直流电机的结构,运行原理及控制方式进行了分析,进而确定了驱动无刷直流电机控制器的整体设计方案。对无刷直流电机采取直接转矩的控制方式,无刷直流电机控制器主要由两部分组成,分别是控制部分和功率驱动部分。在控制器硬件设计中,采用ST公司生产的具有ARM Cortec-M3内核的STM32F103VET6芯片为中央控制芯片。本论文设计了无刷直流电机的控制器中的电源部分、功率驱动部分、电压电流检测部分、控制信号检测部分、过流过压保护部分等。在软件设计中,利用电动车行驶需要和无刷直流电机特点将控制程序精确划分为多个控制子程序。这些子程序主要有:系统初始化程序、PWM信号输出程序、电压电流保护程序以及运行参数检测程序和抗干扰程序等。实验阶段,我们对无刷直流电机控制器各个模块行了软件和硬件的调试,修改控制器设计中存在的问题。最后,我们对控制器进行了测试,得出实验波形图,实验结果和设计目标相符。
【图文】：

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对电机转速和转动方向的控制。无刷直流电机是自控变频的同步电机，其“电动机系统”主要由电动机本体、转子位置传感器器和电子开关电路三部分组成。图2.1 直流无刷电机结构框图Fig. 2.1 Structural block diagram of Brushless DC motor无刷直流电机通常采用方波励磁方式控制，减少了电机的体积，，增大了电机输出，具有效率高、可靠性高的特点。因此无刷直流电机产品质量好、使用寿命长、大幅度的节省了能源，充分说明对其进行研究具有重要实用价值。由于换向器的存在，有刷直流电机在运行的时候能够让电枢磁场始终与励磁磁场互相垂直，产生能够让电机不停运转的最大转矩。无刷直流电机使用电子开关电路作为换向器，降低了电机的机械磨损，消除了火花，增加了系统可靠性。无刷直流电机需要确定转子的位置才能让电机产生最大的转矩，所?

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青岛理工大学工程硕士学位论文体化的形式进行推广运用，它由三部分组成：电动检测电路。其结构图如图 2.1 所示。体机由电枢绕组构成的定子和永磁体构成的转子以及电机的横截面图如图 2.2 所示。，定子绕组多数情况下采用三相绕组方式并在 Y 进行排列，因为型接法三相不对称且没有中性点课题采用三相 Y 型连接。转子由永磁材料制造而成或嵌入铁心内部亦或者环形套在铁心上。这三种转形磁极）、嵌入式（矩形磁极）以及环形磁极。
【学位授予单位】：青岛理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM33

【参考文献】