混合动力汽车永磁同步电机空间矢量控制系统的研究

发布时间：2017-10-09 10:22

  本文关键词：混合动力汽车永磁同步电机空间矢量控制系统的研究

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【摘要】：混合动力汽车作为传统的化石燃料汽车到纯电动汽车的过渡产物,近年来一直受到社会各界广泛的支持和研究。随着研究的深入,发现在混合动力汽车的电机及其驱动系统方面,仍然有可以提升的改进空间。本文以永磁同步电机为研究对象,针对其在混合动力汽车中的具体应用,对其空间矢量控制方案进行深入详细的研究。 本文首先对混合动力汽车在国内外的发展现状作了简要介绍,明确了电机的作用和要求具有的性能指标。将永磁同步电机与其他几种常用电机对比分析,其具有节电效果明显、功率密度高、易于控制的特点,确定了在混合动力汽车上应用永磁同步电机的优势。然后分析对比了几种混合动力汽车混合动力系统的连接方式,通过对比分析它们在造价、可靠性、控制系统繁简程度,最终选定并联式结构作为本文的混合动力系统连接形式。在永磁同步电机电流控制策略的基础上,建立了空间矢量控制系统。然后设计了基于DSP的混合动力汽车永磁同步电机空间矢量控制系统的硬件和软件。在硬件部分,重点设计了以DSP为核心的数据采集单元,包括信号采集与调理电路、定子电流采样电路、转子转速采样电路、信号调理电路、AD转换电路和IGBT驱动及保护电路；设计了DSP和其它模块的电源系统,同时考虑到运行过程中可能产生的电磁干扰信号,在硬件的设计中用到的一些抗干扰措施。在软件部分,分别完成了主程序的设计、系统初始化的设计、空间矢量控制子程序的设计、AD转换子程序的设计和SCI子程序以及CAN子程序的设计,并对矢量控制子程序、SCI子程序和CAN子程序进行编程调试。最后,在N4ATLAB\simulink软件上搭建了空间矢量控制系统的各个模块,并对整体系统进行仿真,分析得到的波形结果,可以验证永磁同步电机空间矢量控制系统是具有实用价值的。 本文研究的混合动力汽车永磁同步电机空间矢量控制系统,实验结果表明该系统的超调量小,响应速度快,具有良好的动静态性能和较强的抗干扰性能。说明该系统应用于混合动力汽车永磁同步电机上具有实用价值。
【关键词】：永磁同步电机 空间矢量控制 DSP 混合动力汽车
【学位授予单位】：安徽理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U469.7;TM341
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-12
• 1 绪论12-20
• 1.1 课题背景及意义12-13
• 1.2 混合动力汽车国内外的发展概况13-15
• 1.2.1 国外发展概况13-14
• 1.2.2 国内发展概况14-15
• 1.3 永磁同步电机的国内外发展概况15
• 1.4 电机控制策略概述15-18
• 1.4.1 电机对比16-17
• 1.4.2 永磁同步电机控制方法17-18
• 1.5 本文主要研究的内容18-20
• 2 混合动力汽车永磁同步电机空间矢量控制技术20-36
• 2.1 混合动力系统的形式20-23
• 2.1.1 串联式混合动力系统20-21
• 2.1.2 并联式混合动力系统21-22
• 2.1.3 混联式混合动力系统22-23
• 2.2 永磁同步电机空间矢量电流控制策略23-24
• 2.3 空间矢量脉宽调制(SVPWM)24-34
• 2.3.1 永磁同步电机空间矢量控制系统24-25
• 2.3.2 SVPWM算法25-28
• 2.3.3 SVPWM实现28-34
• 2.4 本章小结34-36
• 3 永磁同步电机空间矢量控制系统的硬件设计36-50
• 3.1 驱动系统设计36
• 3.2 以DSP为核心的数据采集单元电路36-45
• 3.2.1 信号采集与调理电路38-40
• 3.2.2 位置与速度传感器电路40-42
• 3.2.3 定子电流采样电路42
• 3.2.4 转子转速采样电路42-43
• 3.2.5 AD转换电路43-44
• 3.2.6 IGBT驱动和保护电路44-45
• 3.3 电源模块设计45-46
• 3.4 硬件设计抗干扰措施46-48
• 3.5 本章小结48-50
• 4 永磁同步电机空间矢量控制系统的软件设计50-62
• 4.1 DSP程序设计50-60
• 4.1.1 软件开发环境50
• 4.1.2 主程序设计50-51
• 4.1.3 系统初始化51-52
• 4.1.4 空间矢量控制子程序52-54
• 4.1.5 AD转换子程序54-56
• 4.1.6 SCI子程序56-57
• 4.1.7 CAN子程序57-60
• 4.2 本章小结60-62
• 5 永磁同步电机空间矢量控制系统的实验研究62-68
• 5.1 控制系统实验平台62
• 5.2 永磁同步电机空间矢量控制系统仿真与分析62-66
• 5.2.1 坐标变换模块62-63
• 5.2.2 永磁同步电机空间矢量控制系统仿真及结果分析63-66
• 5.3 本章小结66-68
• 6 总结与展望68-70
• 6.1 总结68-69
• 6.2 展望69-70
• 参考文献70-74
• 致谢74-76
• 作者简介76

【参考文献】

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本文编号：999638