电动车用永磁同步驱动电机控制方法的研究

发布时间：2017-03-29 22:25

  本文关键词：电动车用永磁同步驱动电机控制方法的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：近年来,由于汽车的发展而带来的各种问题越来越突出。为了解决由于汽车发展而带来的能源和环境问题,各国政府正在大力扶持新能源汽车的发展。汽车行业正经历着从传统的内燃机汽车向新兴的新能源汽车的转变。电动汽车主要包括蓄电池电动汽车、混合动力汽车和燃料电池汽车,混合动力汽车作为传统内燃机汽车到纯电动汽车的过渡形式,是现在应用十分具有市场前景的电动汽车。无论是混合动力汽车还是纯电动汽车电机驱动系统在整个动力总成中占有十分重要的位置。电机驱动系统的好坏不仅关系到整车动力性能发挥,还影响着整车的可靠性、安全性,因此电机驱动系统正成为各高校及科研机构的研究焦点和热点。本文以电动车用永磁同步驱动电机控制方法为研究对象,展开以下研究工作。 首先概述了电动汽车国内外的发展状况、永磁电机国内外的发展状况、驱动电机控制策略的发展状况。分析了永磁同步电动机的Clark、Park坐标变换并建立了在这两种坐标系下永磁同步电动机的数学模型。阐述了矢量控制和直接转矩控制的原理,控制策略和实现方法。 然后针对众多仿真软件不能浮地仿真的缺点选择了Saber软件进行IGBT驱动电路全局性仿真,解决了浮地仿真的问题,并在此基础上进行了IGBT驱动电路的设计。开发了永磁同步电机驱动系统控制器,并从硬件和软件两方面对控制器的开发进行介绍。硬件方面以微芯系列dspic控制芯片为主控芯片,结合外围的系统保护电路的设计、温度检测电路的设计、PWM信号输出电路设计、转子角位置及转速检测电路组成整个控制器的电路总成；软件方面包括控制程序的设计编写和上位机监测程序的设计编写,完成了控制器的设计。 最后以永磁同步电机驱动系统控制器为基础搭建了实验台架,并对扭矩转速图矢量控制方法进行研究。通过标定实验将最优的空间电压矢量的模值和相角确定,并将转速转矩对应的最优空间电压矢量扭矩转速图转换成表的形式,供电机控制查询,实现矢量控制。这种控制方法规避了由于电流传感器的问题而造成的电机控制的不确定性、提高了电机控制的快速性、稳定性、高效性。
【关键词】：永磁同步电机 驱动电路 电机控制器 扭矩转速图矢量控制
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TM341;U469.72
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-18
• 1.1 课题研究的背景和意义9
• 1.2 电动汽车简介9-13
• 1.2.1 电动汽车概述9-10
• 1.2.2 国外电动汽车研究现状10-12
• 1.2.3 国内电动汽车研究现状12-13
• 1.3 永磁电机简介13-15
• 1.3.1 永磁电机概述13-14
• 1.3.2 国外永磁电机的研究现状14
• 1.3.3 国内永磁电机的研究现状14-15
• 1.4 永磁同步电机驱动系统控制策略研究现状15-17
• 1.5 课题研究主要内容及意义17-18
• 1.5.1 课题研究主要内容17
• 1.5.2 课题研究主要意义17-18
• 2 永磁同步电机(PMSM)控制系统18-35
• 2.1 永磁电机的结构18-19
• 2.1.1 永磁电机的本体结构18
• 2.1.2 永磁电机的磁路结构18-19
• 2.2 PMSM的坐标变换及数学模型19-26
• 2.2.1 PMSM坐标变换19-22
• 2.2.2 PMSM数学模型22-26
• 2.3 PMSM矢量控制26-29
• 2.3.1 PMSM矢量控制的原理26-27
• 2.3.2 PMSM电流控制策略27-28
• 2.3.3 PMSM矢量控制的实现28-29
• 2.4 PMSM直接转矩控制29-34
• 2.4.1 PMSM直接转矩控制的原理29-31
• 2.4.2 PMSM基于定子相电压矢量的定子磁链控制策略31-32
• 2.4.3 PMSM直接转矩控制的实现32-34
• 2.5 本章小结34-35
• 3 永磁同步电机驱动系统IGBT驱动电路设计35-49
• 3.1 IGBT的结构及驱动电路35-38
• 3.1.1 IGBT的结构35-37
• 3.1.2 IGBT驱动电路形式37-38
• 3.2 IGBT驱动电路仿真38-43
• 3.2.1 仿真软件的选择38
• 3.2.2 驱动电路原理38-40
• 3.2.3 仿真电路的设计40-41
• 3.2.4 仿真结果分析41-43
• 3.3 IGBT驱动电路设计43-48
• 3.3.1 驱动芯片的选择43-44
• 3.3.2 驱动电路的设计44-48
• 3.4 本章小结48-49
• 4 永磁同步电机驱动系统控制器的设计49-61
• 4.1 驱动系统控制器的硬件设计49-56
• 4.1.1 控制器硬件结构49-50
• 4.1.2 控制器主控芯片的选择50-51
• 4.1.3 控制器信号隔离电路设计51-52
• 4.1.4 控制器局域网(CAN)通讯电路设计52-53
• 4.1.5 控制器系统保护电路设计53-54
• 4.1.6 控制器温度检测电路设计54-55
• 4.1.7 控制器PWM信号输出电路设计55
• 4.1.8 控制器旋变电路设计55-56
• 4.2 驱动系统控制器的软件设计56-60
• 4.2.1 软件开发平台的介绍56-57
• 4.2.2 软件程序开发的实现57
• 4.2.3 软件上位机的设计57-60
• 4.3 本章小结60-61
• 5 永磁同步电机控制方法台架试验及结果分析61-70
• 5.1 实验台架的搭建61-63
• 5.2 驱动系统各部件性能测试63-65
• 5.3 基于扭矩转速图矢量控制方法的研究65-69
• 5.3.1 控制方法的提出65-66
• 5.3.2 控制方法的实验过程66-68
• 5.3.3 结果分析68-69
• 5.4 本章小结69-70
• 结论70-71
• 参考文献71-74
• 附录A 电机控制器板图及实物图74-75
• 附录B T-V图矢量控制插值程序75-78
• 附录C 电机标定实验数据78-80
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况80-81
• 致谢81-82

【参考文献】

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