电动汽车电机驱动系统的仿真研究与设计

发布时间：2017-08-06 07:00

  本文关键词：电动汽车电机驱动系统的仿真研究与设计

  更多相关文章： 电动汽车 矢量控制 驱动系统仿真 四轮独立驱动 节能仿真研究 DSP2812

【摘要】：随着世界汽车产业的发展,能源短缺和环境污染等问题的日益严重,研发环保节能的电动汽车势在必行。驱动系统作为电动汽车的主要能量消耗部分,对于节能研究有很重要的意义。本文主要以纯电动汽车为对象,在比较和分析四种驱动电机控制方法的基础上,完成电动汽车基本运行状态仿真模型的建立、四轮独立驱动时的节能仿真研究以及矢量控制系统的软件和硬件设计。首先,比较四种常用的驱动电机,选取三相感应电机作为电动汽车驱动系统的驱动电机。根据选定的电机,使用simulink搭建四种常用驱动电机控制方法的模型,并对其分别进行比较,结合电动汽车的驱动系统要求,确定矢量控制作为驱动电机的控制方法并搭建一个基础的仿真模型。其次,在分析电动汽车运行时的受力以及转矩、转速等情况后,结合日常的行驶情况,并参照已有的汽车产品,对基础模型进行改进和优化。通过对蓄电池,驱动电机等相关部分设置合理的参数,实现电动汽车三种基本的运行情况仿真。然后,在单个驱动电机的驱动模型基础上,将其扩展到四个驱动电机独立驱动,鉴于四轮驱动的能耗较大,需要进行四电机独立驱动时的节能研究。将改进后的仿真模型再进一步优化,根据通用设备的效率优化法则,建立四电机独立驱动时的仿真模型。再将模型与GUI进行联合仿真,采集并显示仿真数据,实现电动汽车在四轮独立驱动时的效率提高和电能的节约。最后,根据驱动电机的基础控制模型,选取DSP2812作为控制芯片,设计电动汽车硬件相关控制电路和相关程序的编译等,在实验室的低电压小电流环境下进行实验,实现矢量控制。
【关键词】：电动汽车 矢量控制 驱动系统仿真 四轮独立驱动 节能仿真研究 DSP2812
【学位授予单位】：石家庄铁道大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U469.72
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 第一章 绪论9-17
• 1.1 课题研究背景与意义9-10
• 1.2 国内外电动汽车驱动系统研究发展与现状10-16
• 1.2.1 国外电动汽车驱动系统研究发展现状10-13
• 1.2.2 国内电动汽车驱动系统研究发展现状13-14
• 1.2.3 国内外四轮独立驱动汽车研究现状14-16
• 1.3 论文的主要工作16-17
• 第二章 驱动电机和控制方法的选取17-33
• 2.1 电动汽车电机驱动系统的要求17
• 2.2 电动汽车驱动电机的选取17-18
• 2.3 驱动电机控制方法的选取18-32
• 2.3.1 正弦脉冲宽度调制技术19-22
• 2.3.2 电压空间矢量脉宽控制技术22-25
• 2.3.3 矢量控制技术25-28
• 2.3.4 直接转矩控制技术28-30
• 2.3.5 四种电机驱动方法的比较30-32
• 2.4 本章小结32-33
• 第三章 电动汽车单电机驱动时基本运行状态的仿真33-53
• 3.1 单个电机驱动时调速方法的仿真33-38
• 3.1.1 矢量控制仿真整体结构图33-34
• 3.1.2 转速调节器34-35
• 3.1.3 转矩调节器35
• 3.1.4 磁链调节器35
• 3.1.5 Clark变换和Park变换35-36
• 3.1.6 Park逆变换36-37
• 3.1.7 转子磁链位置观测器37
• 3.1.8 SVPWM波形发生器37-38
• 3.2 电动汽车单电机驱动时各部分参数的设置38-44
• 3.2.1 电动汽车运行时受力分析38-39
• 3.2.2 电动汽车动力性能分析39-40
• 3.2.3 电动汽车驱动系统档位参数的确定40-43
• 3.2.4 蓄电池和驱动电机的参数设置43-44
• 3.3 单个电动机驱动汽车在启动、中速和高速行驶状态的仿真44-52
• 3.3.1 启动时的仿真45-47
• 3.3.2 中速时的仿真47-49
• 3.3.3 高速行驶时的仿真49-52
• 3.4 本章小结52-53
• 第四章 四轮独立驱动时的能量节约研究与仿真53-69
• 4.1 通用设备的效率优化法则53-54
• 4.2 四轮独立驱动时的仿真设计54-60
• 4.2.1 电池仿真参数设置55-56
• 4.2.2 工作部分仿真设置56-60
• 4.3 仿真结构的优化以及仿真数据的采集60-65
• 4.3.1 仿真参数的对应设置61
• 4.3.2 仿真参数赋值给simulink61-62
• 4.3.3 仿真数据的采集62-64
• 4.3.4 采集数据的显示64-65
• 4.4 电动汽车节能方法的仿真验证65-68
• 4.5 本章小结68-69
• 第五章 矢量控制系统的设计69-89
• 5.1 硬件电路的设计69-81
• 5.1.1 控制器件的选取70-72
• 5.1.2 档位、油门给定电路72
• 5.1.3 逆变电路及其反馈电路的设计72-74
• 5.1.4 转速采集电路的设计74-76
• 5.1.5 相电流采集电路的设计76-79
• 5.1.6 直流母线电压检测电路的设计79-80
• 5.1.7 光耦隔离电路的设计80-81
• 5.2 软件算法的实现81-85
• 5.2.1 软件主程序设计82
• 5.2.2 控制模块流程图设置82-84
• 5.2.3 中断模块84-85
• 5.3 实验结果及其分析85-88
• 5.3.1 PWM波形的产生和输出86-87
• 5.3.2 逆变时同相之间的两路波形输出87
• 5.3.3 逆变时不同相之间的两路波形输出87-88
• 5.3.4 逆变后的三相间波形88
• 5.4 本章小结88-89
• 第六章 结论与展望89-91
• 6.1 结论89-90
• 6.2 展望90-91
• 参考文献91-94
• 致谢94-95
• 个人简历、在学期间的研究成果及发表的学术论文95

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