电动教练车用无刷直流电机驱动器及控制策略研究
发布时间：2021-07-17 19:09
与传统燃油教练车相比,电动教练车采用蓄电池供电,减少了燃油教练车燃烧汽油带来的化石燃料的消耗与大气污染,具有环保节能特点。目前,燃油汽车仍在我国市场占很大比重,为了实现日常训练与考试的对接,所研究的电动教练车必须具有燃油教练车的操作特性。电动教练车用于驾校科目二训练时处于低速运行状态,在这种状态下经常频繁启停,爬坡,具有“怠速”和“熄火”的特性。为了保证电动教练车在低速时具有良好的运行特性其驱动电机必须要在低速时输出较大的转矩。无刷直流电机保留了直流电机良好的调速、控制和运行特性,具有体积小、效率高、启动转矩大、功率密度高、免维护等一系列优点,符合电动教练车对驱动电机的要求。电动教练车“怠速”运行时无刷直流电机转矩脉动较大,影响了整车性能。本文采用具有占空比调节的直接转矩控制策略抑制无刷直流电机低速转矩脉动。针对电动教练车在驾校中运行状态设计了驱动器硬件电路和软件程序,并在通过实验验证了设计软硬件的可行性。本文研究主要内容如下:（1）介绍了电动汽车、电动教练车、无刷直流电机及其驱动器的发展现状,指出研究课题的背景及目的意义。分析了电动教练车驱动控制系统,对车辆爬坡时进行受力分析,计算出...
【文章来源】：陕西科技大学陕西省
【文章页数】：93 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－１燃油教练车发动机特性曲线??Ｆｉｇ．?２－１?Ｅｎｇｉｎｅ?ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ?ｃｕｒｖｅ?ｏｆ?ｆｕｅｌ?ｔｒａｉｎｉｎｇ?ｖｅｈｉｃｌｅ??
代替了发动机，并采用蓄电池作为能量源。??原车发动机重量ｌ〇〇ｋｇ，假设无刷直流电机和电池组总重量为２３０ｋｇ，考虑车辆训练时??有两人乘坐时重量为］５０ｋｇ，那么受力分析时车辆总重量按１５００ｋｇ计算。??电动教练车常处于低速运行，一般只用“一挡”和“倒档”，在受力分析时只考虑??这两种工作状态。当电动教练车用于科目二训练时，处于上坡状况时电机输出功率最大。??根据这种状况计算的电机参数即可满足电机在全工况运行下的要求。下面就以电动教练??车爬坡状况进行受力分析。?????图２－５电动教练车坡道行驶受力分析??Ｆｉｇ．?２－５?Ｆｏｒｃｅ?ａｎａｌｙｓｉｓ?ｏｆ?ｅｌｅｃｔｒｉｃ?ｔｒａｉｎｉｎｇ?ｖｅｈｉｃｌｅ?ｏｎ?ｓｌｏｐｅ??如图２－５所示，电动教练车在坡道行驶时受力主要有重力Ｍｇ、牵引力Ｆｔ、加速运??行时的阻力６、空气阻力车辆重量沿路面分力尺及滚动阻力Ｆｆ。根据牛顿第三定律??有：??Ｆｔ＝Ｆｆ＋Ｆｉ＋Ｆｗ＋Ｆ＇?（２－１）??电动教练车用于科目二训练时常处于低速运行状态，可忽略加速阻力Ｇ，式（２－１）??可简化为：??（２－２）??１０??
＿ａ?（Ａ）＞?????１?＾?Ｕ．?ｎ?ＬＬＩ—＾＾Ｔｍ—ｘ?Ｉ?ｒ－????＋?ＤＣ?Ｂ?Ａ?＜Ｓ？ａｔ〇ｒｂａｃｋＥＭＦｅ＿ａ?｛Ｖ）＞?——??？?？」Ｋ＾Ｂａ?ａＢｉ?ｓ?Ｉ?：???Ｔ?°?＊?Ｉ?＾?＼?Ｌ＿Ｊ?／?Ｉ?＜Ｒｏｔｏｒ?ｓｐｅｅｄ?ｗｍ?（ｒａｄ／ｓ）＞??Ｔ?Ｃ?Ｂ?〇｜Ｃ?Ｉ?ｒａｄ２ｒｐｍ????？?Ｊ?＜Ｅｌｅｃｌｒｏｍａｇｎｅｌｋ：?ｌ（Ｌｒｑｕｅ?Ｔｅ?ｆＮ＊ｍ）＞?＾?｜?］??图３－１０无刷直流电机双闭环控制系统仿真模型??Ｆｉｇ．?３－１０?Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ?ｍｏｄｅｌ?ｏｆ?ｂｍｓｈｌｅｓｓ?ＤＣ?ｍｏｔｏｒ?ｄｏｕｂｌｅ?ｃｌｏｓｅｄ?ｌｏｏｐ?ｃｏｎｔｒｏｌ?ｓｙｓｔｅｍ??为了保证学员在驾驶电动教练车时有良好的驾驶体验，电动教练车用无刷直流电机??系统必须要有良好抗干扰能力性能。为了验证无刷直流电机双闭环控制系统的稳定性和??抗干扰能力，设定无刷直流电机空载起动以８００ｒ／ｍｉｎ转速运行，在０．２ｓ时突加一个大??小为２Ｎ＿ｍ的扰动量，在仿真模型中观察到其转速与转矩波形如图３－１１所示。??转速’波形??１ＵＵＵ???１???：?ｒ＂?１???；?Ｉ?—???１?＇：??８〇（）?＿?．■??????—?????？???■■■?■?■：??＾?６００??云?４００?－?／?１??２００?－??〇?［／?｜?；?！＿?；?；?：?：??０?０．０５?０．１?０．１５?０．２?０．２５?０．３?０．３５?
【参考文献】：
期刊论文
[1]纯电动汽车驱动电机及控制系统的研究[J]. 迟华军. 内燃机与配件. 2020(07)
[2]现代汽车电池的研究和应用[J]. 吴雅莉,刘彦笈. 科技风. 2019(33)
[3]基于BUCK变换器调制的无刷直流电机转矩脉动分析[J]. 马汇海,张云,孟彦京,李伟. 微电机. 2019(11)
[4]新能源汽车技术发展的机遇与发展趋向探寻[J]. 胡晓晓. 汽车实用技术. 2019(18)
[5]机动车驾驶人培训考试制度改革效果调研[J]. 黄靖博,余泰初. 交通企业管理. 2019(05)
[6]考虑电价影响的电动汽车削峰填谷水平评价[J]. 吴晨曦,张杰,张新延,陈泽昊. 电力系统保护与控制. 2019(17)
[7]中外新能源汽车政策模式比较[J]. 彭华. 东北亚经济研究. 2019(04)
[8]基于STM32的无刷直流电机控制系统[J]. 童宏伟,张莉萍,申景双,解大,陈宇晨. 传感器与微系统. 2019(07)
[9]汽车排气污染现状及防治对策探析[J]. 曲洋. 节能与环保. 2019(02)
[10]全球电动汽车发展现状及未来趋势[J]. 罗艳托,汤湘华. 国际石油经济. 2018(07)
硕士论文
[1]燃油教练车电动化技术研究[D]. 马文胜.河北科技大学 2017
[2]电动教练车的电池管理与控制系统研究[D]. 李肖南.陕西科技大学 2017
[3]电动汽车无刷直流电机控制算法研究[D]. 李运发.河北科技大学 2016
[4]ZN1023U2N4型电动教练车设计[D]. 吴海鹏.长安大学 2014
[5]基于MC9S12XS128的电动教练车智能电机控制器开发研究[D]. 朱布博.长安大学 2014
[6]基于PIC的小型纯电动教练车电机控制器研究[D]. 段艳妮.长安大学 2013
[7]电动教练车起步控制设计与仿真[D]. 杨超群.武汉科技大学 2013
[8]基于桑塔纳LX型电动教练车总布置设计及改制[D]. 白喆.长安大学 2012
[9]电驱动教练车的模拟操纵控制方法的研究[D]. 罗明胜.武汉科技大学 2011
[10]离合器建模仿真分析[D]. 王大双.武汉理工大学 2011
本文编号：3288763
【文章来源】：陕西科技大学陕西省
【文章页数】：93 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－１燃油教练车发动机特性曲线??Ｆｉｇ．?２－１?Ｅｎｇｉｎｅ?ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ?ｃｕｒｖｅ?ｏｆ?ｆｕｅｌ?ｔｒａｉｎｉｎｇ?ｖｅｈｉｃｌｅ??
代替了发动机，并采用蓄电池作为能量源。??原车发动机重量ｌ〇〇ｋｇ，假设无刷直流电机和电池组总重量为２３０ｋｇ，考虑车辆训练时??有两人乘坐时重量为］５０ｋｇ，那么受力分析时车辆总重量按１５００ｋｇ计算。??电动教练车常处于低速运行，一般只用“一挡”和“倒档”，在受力分析时只考虑??这两种工作状态。当电动教练车用于科目二训练时，处于上坡状况时电机输出功率最大。??根据这种状况计算的电机参数即可满足电机在全工况运行下的要求。下面就以电动教练??车爬坡状况进行受力分析。?????图２－５电动教练车坡道行驶受力分析??Ｆｉｇ．?２－５?Ｆｏｒｃｅ?ａｎａｌｙｓｉｓ?ｏｆ?ｅｌｅｃｔｒｉｃ?ｔｒａｉｎｉｎｇ?ｖｅｈｉｃｌｅ?ｏｎ?ｓｌｏｐｅ??如图２－５所示，电动教练车在坡道行驶时受力主要有重力Ｍｇ、牵引力Ｆｔ、加速运??行时的阻力６、空气阻力车辆重量沿路面分力尺及滚动阻力Ｆｆ。根据牛顿第三定律??有：??Ｆｔ＝Ｆｆ＋Ｆｉ＋Ｆｗ＋Ｆ＇?（２－１）??电动教练车用于科目二训练时常处于低速运行状态，可忽略加速阻力Ｇ，式（２－１）??可简化为：??（２－２）??１０??
＿ａ?（Ａ）＞?????１?＾?Ｕ．?ｎ?ＬＬＩ—＾＾Ｔｍ—ｘ?Ｉ?ｒ－????＋?ＤＣ?Ｂ?Ａ?＜Ｓ？ａｔ〇ｒｂａｃｋＥＭＦｅ＿ａ?｛Ｖ）＞?——??？?？」Ｋ＾Ｂａ?ａＢｉ?ｓ?Ｉ?：???Ｔ?°?＊?Ｉ?＾?＼?Ｌ＿Ｊ?／?Ｉ?＜Ｒｏｔｏｒ?ｓｐｅｅｄ?ｗｍ?（ｒａｄ／ｓ）＞??Ｔ?Ｃ?Ｂ?〇｜Ｃ?Ｉ?ｒａｄ２ｒｐｍ????？?Ｊ?＜Ｅｌｅｃｌｒｏｍａｇｎｅｌｋ：?ｌ（Ｌｒｑｕｅ?Ｔｅ?ｆＮ＊ｍ）＞?＾?｜?］??图３－１０无刷直流电机双闭环控制系统仿真模型??Ｆｉｇ．?３－１０?Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ?ｍｏｄｅｌ?ｏｆ?ｂｍｓｈｌｅｓｓ?ＤＣ?ｍｏｔｏｒ?ｄｏｕｂｌｅ?ｃｌｏｓｅｄ?ｌｏｏｐ?ｃｏｎｔｒｏｌ?ｓｙｓｔｅｍ??为了保证学员在驾驶电动教练车时有良好的驾驶体验，电动教练车用无刷直流电机??系统必须要有良好抗干扰能力性能。为了验证无刷直流电机双闭环控制系统的稳定性和??抗干扰能力，设定无刷直流电机空载起动以８００ｒ／ｍｉｎ转速运行，在０．２ｓ时突加一个大??小为２Ｎ＿ｍ的扰动量，在仿真模型中观察到其转速与转矩波形如图３－１１所示。??转速’波形??１ＵＵＵ???１???：?ｒ＂?１???；?Ｉ?—???１?＇：??８〇（）?＿?．■??????—?????？???■■■?■?■：??＾?６００??云?４００?－?／?１??２００?－??〇?［／?｜?；?！＿?；?；?：?：??０?０．０５?０．１?０．１５?０．２?０．２５?０．３?０．３５?
【参考文献】：
期刊论文
[1]纯电动汽车驱动电机及控制系统的研究[J]. 迟华军. 内燃机与配件. 2020(07)
[2]现代汽车电池的研究和应用[J]. 吴雅莉,刘彦笈. 科技风. 2019(33)
[3]基于BUCK变换器调制的无刷直流电机转矩脉动分析[J]. 马汇海,张云,孟彦京,李伟. 微电机. 2019(11)
[4]新能源汽车技术发展的机遇与发展趋向探寻[J]. 胡晓晓. 汽车实用技术. 2019(18)
[5]机动车驾驶人培训考试制度改革效果调研[J]. 黄靖博,余泰初. 交通企业管理. 2019(05)
[6]考虑电价影响的电动汽车削峰填谷水平评价[J]. 吴晨曦,张杰,张新延,陈泽昊. 电力系统保护与控制. 2019(17)
[7]中外新能源汽车政策模式比较[J]. 彭华. 东北亚经济研究. 2019(04)
[8]基于STM32的无刷直流电机控制系统[J]. 童宏伟,张莉萍,申景双,解大,陈宇晨. 传感器与微系统. 2019(07)
[9]汽车排气污染现状及防治对策探析[J]. 曲洋. 节能与环保. 2019(02)
[10]全球电动汽车发展现状及未来趋势[J]. 罗艳托,汤湘华. 国际石油经济. 2018(07)
硕士论文
[1]燃油教练车电动化技术研究[D]. 马文胜.河北科技大学 2017
[2]电动教练车的电池管理与控制系统研究[D]. 李肖南.陕西科技大学 2017
[3]电动汽车无刷直流电机控制算法研究[D]. 李运发.河北科技大学 2016
[4]ZN1023U2N4型电动教练车设计[D]. 吴海鹏.长安大学 2014
[5]基于MC9S12XS128的电动教练车智能电机控制器开发研究[D]. 朱布博.长安大学 2014
[6]基于PIC的小型纯电动教练车电机控制器研究[D]. 段艳妮.长安大学 2013
[7]电动教练车起步控制设计与仿真[D]. 杨超群.武汉科技大学 2013
[8]基于桑塔纳LX型电动教练车总布置设计及改制[D]. 白喆.长安大学 2012
[9]电驱动教练车的模拟操纵控制方法的研究[D]. 罗明胜.武汉科技大学 2011
[10]离合器建模仿真分析[D]. 王大双.武汉理工大学 2011
本文编号：3288763
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