低速电动汽车用PMSM驱动控制器设计

发布时间：2017-10-22 05:25

  本文关键词：低速电动汽车用PMSM驱动控制器设计

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【摘要】：在倡导节能减排的同时使用绿色低碳的新能源汽车替代现有燃油动力汽车,已成为我国实施可持续发展的新一步重大战略计划。低速电动汽车是新能源汽车发展进程中自发迎合市场需求而刚衍生出的阶段性产物,拥有轻污染、低耗能、小成本、易充电的显著优点,具有不可估量的发展前景。本文选用小体积、高效率、高功密的永磁同步电机作为车辆的驱动电机,开发了一款基于STM32F103ZET6核心芯片,由多个功率MOSFET并联驱动,并允许大倍数过载电流起步的低速电动车汽车用永磁同步电机驱动控制器,详细介绍了系统电源模块、预充电控制模块、接触器及驱动模块、逆变驱动模块以及各信号采集与调理电路等硬件模块的设计。在软件方面,采用模块化的设计思想,利用μVersion4集成开发环境完成了包括预充电处理、电子油门信号处理、电机工作状态切换、转子位置角计算模块、死区补偿等模块以及基于SVPWM算法的转速电流双闭环控制系统的程序编写。在完成控制器软硬件调试的基础上,进行了大量的台架负载试验,主要用来测试在模拟的平路和坡道路况下电机的相电流波形、输出转矩和转速大小,并通过实验数据的分析,对系统的控制参数进行数据修正。最后对永磁同步电机及其控制器作了装车后的实际上路测试,测试结果表明设计的控制器表现良好,满足预期的设计要求。
【关键词】：低速电动汽车 永磁同步电机 STM32F103ZET6 功率MOSFET
【学位授予单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U469.72
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第1章 绪论10-17
• 1.1 课题研究的背景与意义10-11
• 1.2 电动汽车用PMSM的发展概述11-14
• 1.2.1 PMSM的发展历史11-12
• 1.2.2 PMSM在电动汽车上的应用12-14
• 1.3 国内外电动汽车电机驱动控制器研究概况14-15
• 1.3.1 国外电动汽车电机驱动控制器的发展现状14
• 1.3.2 国内电动汽车电机驱动控制器的发展现状14-15
• 1.4 本文的主要研究内容与工作安排15-17
• 第2章 PMSM数学模型及控制策略17-32
• 2.1 PMSM的结构与分类17-18
• 2.2 PMSM的坐标变换理论18-21
• 2.2.1 Clarke坐标变换18-20
• 2.2.2 Park坐标变换20-21
• 2.3 PMSM数学模型及控制策略21-25
• 2.3.1 永磁同步电机数学模型21-22
• 2.3.2 电动汽车驱动控制策略22-25
• 2.4 空间矢量脉宽调制技术25-31
• 2.4.1 电压与磁链空间矢量的关系26-27
• 2.4.2 SVPWM的基本原理27-30
• 2.4.3 SVPWM的扇区判断30-31
• 2.5 本章小结31-32
• 第3章 PMSM控制器的硬件设计32-48
• 3.1 系统硬件结构概述32-33
• 3.2 主控芯片功能介绍33-34
• 3.3 DC-DC电源模块设计34-36
• 3.4 控制电路电源模块设计36
• 3.5 隔离电源模块设计36-37
• 3.6 预充电控制模块设计37-38
• 3.7 接触器及驱动模块设计38-39
• 3.8 三相逆变器39-40
• 3.9 逆变驱动模块设计40-41
• 3.10 信号采集电路设计41-46
• 3.10.1 位置信号检测模块设计41-43
• 3.10.2 蓄电池电压及调理模块设计43
• 3.10.3 定子电流检测模块设计43-44
• 3.10.4 电子油门信号调理模块设计44-45
• 3.10.5 档位信号调理模块设计45
• 3.10.6 温度检测模块设计45-46
• 3.11 通信模块设计46-47
• 3.12 本章小结47-48
• 第4章 PMSM控制系统的软件设计48-66
• 4.1 编程语言的选择48
• 4.2 STM32的集成开发环境48-49
• 4.3 主程序的设计49-51
• 4.4 程序的初始化51
• 4.5 中断程序51-54
• 4.5.1 时基中断程序52-53
• 4.5.2 FOC中断程序53-54
• 4.6 功能模块的实现54-65
• 4.6.1 预充电处理模块54-55
• 4.6.2 电子油门信号处理模块55-56
• 4.6.3 电机的工作状态切换模块56-58
• 4.6.4 转子位置角计算模块58-59
• 4.6.5 测速计算模块59-60
• 4.6.6 电流PI闭环控制60-61
• 4.6.7 SVPWM发生模块61-62
• 4.6.8 死区补偿62-65
• 4.7 本章小结65-66
• 第5章 试验平台的搭建及结果分析66-70
• 5.1 试验平台的搭建66-67
• 5.2 台架负载试验结果与分析67-69
• 5.3 装车试验69
• 5.4 本章小结69-70
• 第6章 总结与展望70-72
• 6.1 总结70-71
• 6.2 展望71-72
• 致谢72-73
• 参考文献73-77
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文77

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本文编号：1076943