电动车开关磁阻电机驱动控制器一体化研究及其系统实现

发布时间：2017-10-16 15:15

  本文关键词：电动车开关磁阻电机驱动控制器一体化研究及其系统实现

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【摘要】：环境污染、能源危机等问题,为电动汽车的发展铺平了道路,此时特斯拉电动汽车等优秀电动汽车的诞生,更是催生了电动汽车研究的热潮。作为电动车的驱动电机,开关磁阻电机相比其他车用电机更具有优异的性能。电动车的一体化设计提高了电动车的性能,电动车用开关磁阻电机驱动控制器的一体化设计更是具有非常重要的意义。本文首先分析了开关磁阻电机基本原理,分析了驱动控制器一体化控制系统,结合现代设计思想,确定了设计内容,并结合实际情况提出了实验步骤。其中第一步即对一体化设计相关的设计进行分析,包括控制、功率放大、电源、传感器、热、电磁兼容等方面,为后续实验做好理论准备。结合以上相关设计的分析,实现了一体化设计步骤的第二步,即初步实验平台的搭建,并完成了硬件系统的详细设计,硬件系统包括基于英飞凌XMC4500的控制电路设计,其丰富的资源完全满足电机复杂的控制要求;功率放大电路设计方面,采用IGBT为功率管,以HCPL316J为驱动芯片,使功率电路具有隔离、过电流检测等保护功能;电源设计方面,采用三相整流作为主电源,并对电源电路实行预充电保护设计;传感器设计方面,对电流传感器和位置编码器进行选择设计,并对信号进行处理;接着对功率放大电路进行热设计和对关键信号进行抗干扰设计等,保证系统稳定可靠运行;接着对硬件系统性能进行分析。最后对实验平台硬件系统测试,包括闭环实时性、电源保护、传感器抗干扰、额定负载下的电流闭环等方面,测试结果基本达到了初步实验的要求,为后续一体化设计做好了准备。
【关键词】：电动车 开关磁阻电机 驱动控制器 一体化 电路设计
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U469.72;TM352
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第一章 绪论11-20
• 1.1 论文研究的背景和意义11-12
• 1.2 电动车用电机驱动控制系统特点12-14
• 1.2.1 电动车对驱动电机及其驱动系统的要求12-13
• 1.2.2 各种电动车用电机性能对比13-14
• 1.3 电机驱动控制器一体化的国内外发展状况14-18
• 1.3.1 汽车设备一体化设计发展状况14-16
• 1.3.2 电机驱动控制一体化发展状况16-18
• 1.4 开关磁阻电机驱动控制系统特点和国内外研究方向18-19
• 1.5 论文主要内容19-20
• 第二章 电动车开关磁阻电机驱动控制器一体化研究20-39
• 2.1 开关磁阻电机基础理论分析20-25
• 2.1.1 开关磁阻电机原理21
• 2.1.2 开关磁阻电机基本方程21-23
• 2.1.3 开关磁阻电机控制策略23-25
• 2.2 电动车开关磁阻电机驱动控制器一体化研究25-30
• 2.2.1 开关磁阻电机驱动控制器一体化控制系统分析25-26
• 2.2.2 一体化设计体现了现代设计理念26-28
• 2.2.3 一体化设计方案28-29
• 2.2.4 一体化设计步骤29-30
• 2.3 一体化的相关设计分析30-38
• 2.3.1 电动车用SRM驱动控制器一体化的专用特性设计分析30-33
• 2.3.2 电动车用SRM驱动控制器一体化的通用特性设计分析33-38
• 2.4 本章小结38-39
• 第三章 开关磁阻电机驱动控制器一体化系统实现39-77
• 3.1 控制电路设计40-42
• 3.1.1 主控芯片XMC4500简介40-41
• 3.1.2 控制板关键电路设计41-42
• 3.2 功率放大电路设计42-53
• 3.2.1 拓扑结构分析与选择42-45
• 3.2.2 功率电力电子器件选型45-47
• 3.2.3 驱动芯片选型及驱动电路设计47-52
• 3.2.4 功率放大电路缓冲电路设计52-53
• 3.3 电源电路设计53-59
• 3.3.1 主电路电源的整流电路设计54-56
• 3.3.2 控制部分电源和预充电控制电路设计56-59
• 3.4 传感器设计59-66
• 3.4.1 电流传感器60-63
• 3.4.2 位置编码传感器63-66
• 3.5 功率放大电路的散热设计66-70
• 3.5.1 热设计理论分析66-67
• 3.5.2 功率管损耗分析67-68
• 3.5.3 功率管损耗的具体计算68
• 3.5.4 热阻计算和散热器选择68-70
• 3.6 关键信号处理与抗干扰设计分析70-73
• 3.6.1 对传感器信号的抗干扰设计70-72
• 3.6.2 对功率放大电路控制信号的抗干扰设计72
• 3.6.3 信号传输抗干扰设计72-73
• 3.7 驱动控制器性能分析73-76
• 3.7.1 实时性分析73-74
• 3.7.2 控制精度分析74-75
• 3.7.3 稳定性分析75-76
• 3.8 本章小结76-77
• 第四章 硬件系统实验分析77-82
• 4.1 实验平台77-78
• 4.2 闭环控制实时性实验分析78-79
• 4.3 电源保护设计实验分析79
• 4.4 传感器抗干扰滤波实验分析79-80
• 4.5 额定电压电流下的电流闭环实验80-81
• 4.6 本章小结81-82
• 第五章 论文总结与展望82-84
• 致谢84-85
• 参考文献85-88
• 附录88-91
• 硕士期间取得的研究成果91-92

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前4条

1 胡建辉;李锦庚;邹继斌;谭久彬;;变频器中的IGBT模块损耗计算及散热系统设计[J];电工技术学报;2009年03期

2 孟德昀;;用英飞凌XMC4500实现三电平驱动[J];电子产品世界;2013年02期

3 ;一体化电机驱动器的发展趋势[J];工业设计;2013年03期

4 龙洪宇;程小华;;开关磁阻电机无位置传感器控制技术综述[J];微电机;2011年09期

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本文编号：1043385