电动车用开关磁阻电机驱动系统的设计与优化

发布时间：2017-07-26 09:33

  本文关键词：电动车用开关磁阻电机驱动系统的设计与优化

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【摘要】：随着汽车行业的迅速发展,资源紧缺和环境污染变得越来越严重。对环保节能电动车的研发变成了汽车行业发展的主要趋势。开关磁阻电机(SRM)内部结构没有永磁材料,并具有结构简单稳固、易维护、起动电流小、能够频繁起停、起动转矩大等优点,在电动车领域越来越受到关注。本文介绍了电动车用SRM驱动系统的运行原理和线性模型。并采用有限元分析软件FEMM和仿真软件MATLAB/simuli nk对额定电压60V、额定功率4kW的12/8极样机进行非线性建模,并将电机的磁场分析与动态控制进行联合仿真,对多种转矩分配函数进行仿真对比,通过仿真结果可以看出,优化后的转矩分配函数能够使SRM的低速转矩脉动系数降低到12%左右,证明了这种控制策略能够很好的改善电动车用SRM低速转矩脉动的现象。介绍了电动车用SRM驱动系统的控制策略：采用基于加速度反馈的双闭环控制方法,使电动车在各种路况下能够快速的起动；采用自适应角度控制与电流斩波相结合的控制方法来保证驱动系统具有节能的优势；为了抑制低速转矩脉动,从开关角和关断相函数对传统的余弦型转矩分配函数进行优化；采用具有电气和机械联合制动的EABS刹车系统来保证电动车能够安全可靠的减速停车。基于上述控制策略和仿真结果,本文搭建了一套以实验样机为实验对象、以DSPIC33FJ128MC706为主控芯片的硬件实验测试平台,具体包括功率变换电路、位置检测电路、保护电路等。同时,采用模块化的设计思想设计了包括主程序、中断程序、转速计算程序、控制策略实现程序等在内的软件。在实验平台上,实现了快速平稳起动、带载运行以及抑制低速转矩脉动等功能,并在设备厂进行了装车实验,结果表明,本文提出的控制策略在工程实践中是可行的,能够使电动车快速起动,高效运行,一次充电行驶里程提高11%。
【关键词】：电动车 SRM 转矩脉动 转矩分配函数
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM352
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-16
• 1.1 课题的研究背景及研究意义9-10
• 1.2 国内外电动车的发展现状与发展发展趋势10-11
• 1.3 电动车用电机驱动系统的发展11-12
• 1.4 电动车用SRM驱动系统的研究现状12-14
• 1.5 本文主要研究内容与方法14-16
• 2 基于TSF优化的电动车用SRM低速转矩脉动抑制仿真16-39
• 2.1 SRM驱动系统16-22
• 2.1.1 SRM的运行原理与基本方程16-18
• 2.1.2 理想线性模型下的电磁转矩特性18-21
• 2.1.3 转矩脉动特性21-22
• 2.2 利用FEMM对SRM进行电磁场分析22-27
• 2.3 基于TSF优化的电动车用SRM低速转矩脉动抑制策略的分析27-31
• 2.4 基于MATLAB/simulink电动车用SRM控制系统的仿真建模31-38
• 2.4.1 SRM非线性模型32
• 2.4.2 功率变换器模块32-33
• 2.4.3 转矩分配函数模块33-34
• 2.4.4 转速计算模块34
• 2.4.5 位置传感器模块34
• 2.4.6 仿真结果34-38
• 2.5 本章小结38-39
• 3 电动车SRM驱动系统控制策略39-46
• 3.1 电动车用驱动系统的结构组成39-40
• 3.2 电动车用SRM驱动系统控制策略分析40-44
• 3.2.1 电动车用SRM的起动控制策略40-42
• 3.2.2 自适应角度控制策略42
• 3.2.3 基于TSF优化的电动车用SRM低速转矩脉动抑制策略42-43
• 3.2.4 EABS刹车制动系统的原理分析43-44
• 3.3 本章小结44-46
• 4 电动车用SRM驱动系统的硬件设计46-56
• 4.1 功率变换电路46-48
• 4.2 隔离驱动电路48-50
• 4.3 电流、电压采集和保护电路50-55
• 4.3.1 电流采集电路50
• 4.3.2 电压采集电路50-51
• 4.3.3 保护电路51-52
• 4.3.4 位置信号检测电路52-54
• 4.3.5 驱动系统主控电路设计54-55
• 4.4 本章小结55-56
• 5 电动车用SRM驱动系统的软件设计56-64
• 5.1 主程序56-57
• 5.2 系统初始化子程序57-58
• 5.3 AD转换子程序58
• 5.4 转速和起动加速度计算子程序58-60
• 5.5 基于转矩分配函数的双闭环控制程序60-61
• 5.6 T3定时器中断程序61
• 5.7 转子位置角的计算61-62
• 5.8 中断保护程序62-63
• 5.9 本章小结63-64
• 6 电动车SRM驱动系统实验64-69
• 6.1 测试平台实验64-67
• 6.1.1 转子位置信号波形64-65
• 6.1.2 电流波形65-67
• 6.2 装车实验67-68
• 6.3 本章小结68-69
• 结论69-70
• 参考文献70-73
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况73-74
• 致谢74-75

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 范玉宏;张维;陈洋;;国外电动汽车发展分析及对我国的启示[J];华中电力;2010年06期

2 刘作军;常硕;董砚;郑易;;重复控制的开关磁阻电机转矩脉动抑制策略[J];微电机;2013年05期

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本文编号：575757