电动汽车用内埋式永磁同步电机驱动器的研究

发布时间：2017-09-27 07:10

  本文关键词：电动汽车用内埋式永磁同步电机驱动器的研究

  更多相关文章： 电动汽车 内埋式永磁同步电机 电流前馈调节和电压补偿法 MTPA控制 弱磁控制 MATLAB/SIMULINK

【摘要】：汽车拉近了人与人,人与大自然的距离,却给我们的环境和资源带来了严峻的挑战,为了我们的后代,大力发展电动汽车已经迫在眉睫。把内埋式永磁同步电机作为电动汽车的牵引电机不仅具有良好的性能优势,而且还可以充分发挥我国得天独厚的稀土资源的优势。电动汽车的研发与应用将为我国汽车工业赶超越传统汽车强国创造了一个机会,而内埋式永磁同步电机又属于电动汽车的核心部件之一本文结合电动汽车的性能要求,在FOC矢量控制算法上,引入了电流前馈调节、电压补偿、MTPA控制和弱磁控制等环节,对进一步提高驱动器的性能进行了研究。引入电流前馈调节能够在系统受到比较大的干扰时,能够提前检测到这干扰,并在未影响系统输出之前把它消除,从而改善系统抗干扰能力；为了减少母线电压纹波,提高系统的电磁兼容性,引入了电压补偿法；通过弱磁控制拓宽电机了调速范围；MTPA控制降低了逆变器的功率要求,进一步提高了系统的性能。本文研究的驱动系统采用三电阻电流采样法,提高了系统电流采样的可靠性,且节省了成本。电机转子的反馈采用了廉价的编码器和Hall传感器组合方案,能够实时精准地反馈电机的位置,从而满足电动汽车操纵性能的要求。本文以STM32系列单片机为主控芯片,使用C语言在keil uVision5中进行驱动系统的软件编写,在Altium Designer上设计驱动系统的硬件。并搭建试验平台,对所设计的驱动器进行了试验,通过不断地对试验结果进行对比分析,调试出了性能比较稳定,能够满足电动汽车性能要求的驱动系统。由于试验条件的限制,本文还搭建MATLAB/SIMULINK仿真模型,进一步验证驱动器在负载突变和受干扰的工况下的稳定性。
【关键词】：电动汽车 内埋式永磁同步电机 电流前馈调节和电压补偿法 MTPA控制 弱磁控制 MATLAB/SIMULINK
【学位授予单位】：福建农林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U469.72;TM341
【目录】：

• 摘要7-8
• Abstract8-9
• 第1章 引言9-14
• 1.1 课题研究的目的与意义9
• 1.2 国内外研究现状9-13
• 1.2.1 国内外电动汽车研究现状9-10
• 1.2.2 电动汽车用驱动电机的种类及特点10-11
• 1.2.3 电动汽车用永磁同步电机的优势11-12
• 1.2.4 内埋式永磁同步电机的研究现状与不足12-13
• 1.3 本文的主要工作及创新点13-14
• 1.3.1 本文的主要工作13
• 1.3.2 本文的创新点13-14
• 第2章 内埋式永磁同步电机控制原理14-31
• 2.1 内埋式永磁同步电机结构与运行原理14-16
• 2.1.1 内埋式永磁同步电机结构14
• 2.1.2 内埋式永磁同步电机运行原理14-16
• 2.2 矢量控制原理16-21
• 2.2.1 矢量坐标变换16-17
• 2.2.2 最大转矩电流比控制(MTPA)17-20
• 2.2.3 弱磁控制20-21
• 2.3 电流前馈调节与电压补偿法21-25
• 2.3.1 电流前馈调节原理21-23
• 2.3.2 电压补偿法原理23-25
• 2.4 SVPWM输出25-31
• 第3章 系统控制方案设计31-49
• 3.1 系统控制原理框图31-32
• 3.2 电流采样方案32-45
• 3.2.1 分流电阻采样32-44
• 3.2.1.1 单电阻电流采样33-38
• 3.2.1.2 电阻电流采样38-39
• 3.2.1.3 三电阻电流采样39-44
• 3.2.2 电流传感器采样44-45
• 3.2.3 电流采样方案分析45
• 3.3 电机转子位置反馈方案45-49
• 3.3.1 正交编码器46-47
• 3.3.2 Hall传感器47-48
• 3.3.3 转子位置反馈方案分析48-49
• 第4章 控制系统的软硬件设计49-64
• 4.1 系统硬件设计49-56
• 4.1.1 电源模块49-50
• 4.1.2 信号检测模块50-52
• 4.1.3 接口模块52-54
• 4.1.4 电机驱动模块54-55
• 4.1.5 MCU模块55-56
• 4.2 主控芯片选择与简介56-57
• 4.3 系统软件设计57-64
• 4.3.1 软件的总体结构57-58
• 4.3.2 中断服务程序58-64
• 4.3.2.1 FOC驱动58-60
• 4.3.2.2 电机启动60-62
• 4.3.2.3 电机停机62
• 4.3.2.4 速度环控制62-64
• 第5章 算法验证与程序调试64-74
• 5.1 试验对象与工具64
• 5.2 系统调试64-73
• 5.2.1 调试工具65
• 5.2.2 参数的整定65-66
• 5.2.3 试验波形分析66-70
• 5.2.4 MATLAB/SIMULINK仿真70-73
• 5.3 验证结论73-74
• 第6章 结论与展望74-75
• 参考文献75-79
• 附录79-81
• 攻读硕士学位期间正式发表的学术论文81-82
• 致谢82

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本文编号：928303