微型电动汽车用永磁无刷直流电机驱动控制系统研究
本文关键词:微型电动汽车用永磁无刷直流电机驱动控制系统研究
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【摘要】:随着国家对新能源汽车发展的大力支持,微型电动汽车以其极低的价格和使用成本迅速发展,拥有广阔的市场前景。作为电动汽车的三大关键部分之一,电机驱动控制器对电动汽车的驾驶特性和成本控制至关重要。在这样的背景下,本文结合项目合作企业的具体需求,开发了一套应用于微型电动汽车的永磁无刷直流电机驱动控制系统。首先,通过对永磁无刷直流电机工作原理的分析,建立了整个驱动控制系统的数学模型,以此为基础,设计了驱动控制系统的软硬件架构。硬件架构的设计确定了驱动控制系统匹配电机、动力源、接口方式和板级结构并制定了硬件结构框图。软件架构设计根据电动汽车的实际运行情况,划分为启动、运行和制动三个阶段。启动阶段采用阶梯法设定给定量,有效的解决了无刷直流电机启动电流过大的问题;制动阶段采用了低速能量回馈制动和机械式制动相结合的方法,最大程度的提高能量回馈率;针对运行阶段,结合电动汽车驾驶要求,通过分析比较无刷直流电机在电压、转矩和速度驱动控制策略下不同的机械特性,确定了速度驱动控制策略作为电动汽车运行阶段的控制方式。其次,在速度驱动控制策略下,针对传统的双闭环PI控制算法抗扰动能力较差的问题,提出了基于负载分段式的双闭环PI控制算法,利用Simulink分别建立了两种控制算法下的驱动控系统仿真模型,通过比较转速响应曲线,验证了基于负载分段式的双闭环PI控制算法优越的抗干扰性能。然后,在前期理论分析和仿真的基础上,详细设计并实现了驱动控制系统的软硬件。整个驱动控制系统的设计旨在降低控制系统成本、提高控制系统安全性和可靠性、提高电动汽车续航能力、增加驾驶舒适感。最后,利用现有实验条件,搭建测试平台,对驱动控制系统进行了空板测试和空载实验,初步验证了软硬件设计的合理性和实用性。
【关键词】:微型电动汽车 永磁无刷直流电机 驱动控制器 控制算法研究
【学位授予单位】:山东大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:U469.72;TM33
【目录】:
- 摘要9-10
- ABSTRACT10-12
- 第1章 绪论12-22
- 1.1 电动汽车的发展和市场前景12-13
- 1.2 电动汽车驱动控制系统的研究现状13-15
- 1.3 电动汽车用永磁无刷直流电机驱动控制系统研究现状15-19
- 1.3.1 转矩脉动抑制技术的研究15-17
- 1.3.2 无位置传感器控制技术的研究17-18
- 1.3.3 刹车制动时能量回馈技术的研究18-19
- 1.3.4 驱动控制策略的研究19
- 1.4 论文的主要研究内容19-22
- 第2章 驱动控制系统整体设计22-36
- 2.1 永磁无刷直流电机的工作原理22-25
- 2.2 永磁无刷直流电机的数学模型25-27
- 2.3 驱动控制系统架构设计27-30
- 2.3.1 硬件架构设计27-29
- 2.3.2 软件架构设计29-30
- 2.4 驱动控制策略分析与确定30-33
- 2.5 本章小结33-36
- 第3章 基于负载分段式的双闭环PI控制算法研究36-48
- 3.1 双闭环PI控制算法的理论基础36-37
- 3.2 基于负载分段式的双闭环PI控制算法37-39
- 3.3 基于Simulink的驱动控制系统建模与仿真39-46
- 3.4 本章小结46-48
- 第4章 驱动控制系统具体设计与实现48-68
- 4.1 硬件电路设计48-58
- 4.1.1 主控电路设计48
- 4.1.2 电源电路设计48-51
- 4.1.3 功率逆变电路设计51-52
- 4.1.4 驱动放大电路设计52-54
- 4.1.5 外围接口电路设计54-58
- 4.2 下位机软件设计58-64
- 4.2.1 主程序设计58-60
- 4.2.2 CN中断程序设计60-62
- 4.2.3 A/D中断程序设计62-64
- 4.3 基于LabVIEW的上位机数据采集软件设计64-66
- 4.4 本章小结66-68
- 第5章 实验及结果分析68-72
- 5.1 驱动控制器样机空板测试68-69
- 5.2 空载实验及结果分析69-71
- 5.3 本章小结71-72
- 总结与展望72-76
- 总结72-73
- 创新点73
- 展望73-76
- 参考文献76-82
- 攻读硕士学位期间发表的学术论文82-84
- 致谢84-85
- 学位论文评阅及答辩情况表85
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,本文编号:851031
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