高速纯电动汽车电机控制器设计

发布时间：2021-11-06 04:25

　　近年来,能源危机进一步加剧,政府和市场都更加重视电动汽车,因此纯电动汽车有了广阔的进步空间。适当增加电机驱动系统的研发投入,提升产品性能,可以为企业带来更好的收益。电动汽车的电机比传统燃油机噪音更小、更环保,尤其是在起步和加速时利用电机的线性动力表现出色。电驱系统作为电动汽车电池、电驱和电控三大核心系统之一,其性能与整车性能密切相关。永磁同步电机（PMSM）具有便于安装,噪音及脉动小和扭矩高等优点,更加适用于纯电动汽车的应用。首先,论文以永磁同步电机的结构和工作原理为基础,建立了PMSM在不同的控制阶段的三种数学模型。利用电机的参数关系和特点,论文推导出电压、电流、磁链和转矩的表达式。通过对PMSM在三种坐标系的转换过程进行分析,给出了Clark变换、Park变换的过程和转换公式,简化了PMSM的建模和控制。另外还通过分析逆变器形式,扇区判断依据和七段式SVPWM,采取矢量控制结合弱磁控制方式,提高了控制效率,较好解决了电机扩速的需求。其次,论文以TMS320F28035芯片为核心设计搭建硬件系统。通过分析控制器的DC-DC电源及功率需求,完成了以LM5085为核心的开关电源设计制作,... 

【文章来源】：济南大学山东省

【文章页数】：70 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

蔚来汽车对于本论文而言，核心问题是通过深入

济南大学硕士学位论文1第一章绪论1.1课题的背景及意义燃油汽车是现代生活中应用最广泛的交通工具，它虽然方便了人们的生活，却造成了不可再生资源的消耗等许多不利于环境可持续发展的问题，例如燃油汽车产生的一氧化物加重了城市热岛效应[1]。因此，现代社会和制造业更加注重维持能源的可持续利用，汽车行业则大力发展新能源动力的电动汽车，这些举措对实现现代交通良性发展和环境保护意义重大。在政策方面，国家“863”重大计划设置了燃油汽车向燃料汽车转变的目标[2],提出了节能新能源汽车的战略，加大力度支持我国的自主创新和既有技术研发，努力形成、支持具有自主知识产权的企业和产品[3]。我国每年都出台许多支持政策，鼓励和支持企业技术的研发，今后，应用于汽车的电机及其控制器的的研发和应用将迎来广阔前景[4]。在纯电动车国外市场方面，北美及欧洲的海外公司对电动汽车的研发起步较早，占有技术优势和市场，其电池、电驱、BMS等技术先于中国接受了市场及消费者的检验，进行了多代的技术更新和改进[4],而中国的市场和技术也在高速追赶。在国内市场方面，中国自主研发电动汽车的传统厂家主要包括比亚迪、江淮和北京汽车三大车企，另外，北方的北汽和长安汽车，长三角地区的荣威等国内的品牌也逐步发力，开始发展电动汽车[5]。许多新兴企业如蔚来、前途、理想，都推出了自己先进的产品，获得了追求科技的消费者的青睐。国产蔚来ES8和进口特斯拉model3如图1.1、图1.2所示。图1.1蔚来汽车图1.2特斯拉model3对于本论文而言，核心问题是通过深入研究和开发应用于纯电动汽车的永磁同步电机的电机驱动器，提高电机和控制器的工作效率及动力输出等操控性能。目前，电动汽

济南大学硕士学位论文7第二章永磁同步电机简介及其数学模型2.1永磁同步电机的结构特点及工作原理中国稀土资源丰富，有益于PMSM中永磁体的制作和成本的降低，并且电动机的转子在使用永磁材料后，工作效率更高。本文所需进行驱动和控制的电动汽车用电机为交流驱动电机，为了对三相交流电机进行驱动，本章从电机的组成机构和特点进行分析，建立矢量控制过程中不同阶段的电机模型，并给出相应阶段的建模过程和公式。在PMSM的构造方面，如图2.1所示，主要由内部的转子和外部的定子两大组件组成。在日常应用中，根据电机结构种类的不同，转子可以是电机的外部结构，也可以是电机内部的轴结构。图2.1永磁同步电机结构图永磁同步电机用永磁体代替电励磁磁极使得电机的体积大大减小，电子逆变器取代电刷也进一步提高了电机的可靠性。按照永磁体在转子上的装配方式来区分，转子结构主要有三类，为别是表贴式、内装式和嵌入式，它们的结构如图2.2所示，这几种永磁体安装位置，会造成电机的直、交轴电感有不同的测量数值[30]。永磁体的磁通密度较高，即从磁场角度来说，永磁体可以仅看作为空气，当永磁体为嵌入式时，定子和转子之间的距离就会变大[31]，而且嵌入式方式安装永磁铁的PMSM，交轴的电感和直轴电感测量数值差异较大，在对它进行控制开发时，我们可以充分发挥PMSM的这个特点，使其在低速区域和高速区域都有较好的表现。


本文编号：3479156