电动车驱动用开关磁阻电机转矩脉动抑制研究

发布时间：2017-08-13 10:31

  本文关键词：电动车驱动用开关磁阻电机转矩脉动抑制研究

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【摘要】：近几年环境问题的日益严重,人们对环保、节能的电动汽车关注度持续增加,以及政府对电动汽车行业的优惠政策的实施,使更多民众在选购汽车时更倾向于电动汽车。开关磁阻电机的结构简单、运行稳定、起动转矩大、起动电流小、适于频繁起停等特点,已成为电动汽车驱动系统中的一个热点项目。但由于开关磁阻电机在低速转矩脉动较大等缺点,也制约了其在电动汽车行业的普及与推广本文针对开关磁阻电机的低速转矩脉动抑制策略进行研究,首先介绍了开关磁阻电机的基本工作原理和理想线性模型,对常用的开关磁阻电机转矩脉动抑制策略进行分析和对比。提出了一种自适应转矩分配函数的控制策略,针对低速情况下的不同转速使用自适应波形系数来改变电流的上升和下降速率,加入了电流补偿系数来减小电流误差。为验证函数的有效性,利用FEMM软件对样机进行电磁场分析,使用得到的矩角特性和磁链特性在MATLAB/Simulink中搭建样机的非线性仿真模型。在仿真实验中,对不同控制方式下的电流和转矩波形进行对比分析,验证了自适应转矩分配函数在抑制低速转矩脉动的有效性。介绍了电动汽车用开关磁阻电机的整体控制策略,包括控制方式的平滑切换；为使电动汽车在不同工况下快速平稳起动,使用的匀加速度起动控制策略；为抑制在低速运行时的转矩脉动,使用了自适应转矩分配函数；为提高制动的安全性和一次续航里程,使用了电气制动和机械制动联合使用的制动控制策略。根据企业的要求设计了基于TMS320F28069为主控芯片的驱动平台,包括功率变换电路、采集电路、位置信号检测等。由于近些年不少先进的控制方法引入到开关磁阻电机的控制中,再使用原有的前后台系统将会使程序过于庞大且不易于后期修改和移植。因此在软件方面将前后台系统改为时序操作系统,使用模块化编程,对任务的管理使用优先级调度方式,每个任务运行时间较为确定,减少了不必要中断和延迟对程序的影响,合理利用芯片的闲置资源,提高CPU的运行效率。软件内部设计包括了主程序、转速计算、控制策略等方面。在企业的样机平台中,检验了自适应转矩分配函数的转矩脉动抑制的有效性,以及时序操作系统的可行性。
【关键词】：电动汽车 开关磁阻电机 转矩分配函数 转矩脉动
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM352;U469.72
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-15
• 1.1 课题的研究背景9-10
• 1.2 国内外电动汽车的发展现状10-11
• 1.3 电动汽车用电机驱动系统的研究现状11-12
• 1.4 电动车用开关磁阻电机驱动系统研究现状12-13
• 1.5 本文研究的主要内容13-15
• 2 电动汽车用SRM低速转矩脉动抑制策略研究15-35
• 2.1 开关磁阻电机的基本运行原理15-19
• 2.2 转矩脉动抑制控制策略的分析比较19-22
• 2.2.1 常用控制策略的分析19-22
• 2.2.2 常用控制策略的比较22
• 2.3 转矩分配函数的优化与仿真22-34
• 2.3.1 转矩分配函数的优化23-25
• 2.3.2 样机FEMM电磁场分析25-27
• 2.3.3 自适应转矩分配函数的仿真27-33
• 2.3.4 仿真结果及分析33-34
• 2.4 本章小结34-35
• 3 电动车用SRM驱动系统控制策略35-41
• 3.1 SRM的基本控制策略36-38
• 3.2 匀加速度起动控制策略38-39
• 3.3 低速转矩脉动抑制控制策略39
• 3.4 电气制动及能量回馈控制策略39-40
• 3.5 本章小结40-41
• 4 基于TMS320F28069电动车用驱动系统硬件设计41-49
• 4.1 TMS320F28069最小系统设计41-43
• 4.2 功率变换电路43-44
• 4.3 驱动电路设计44
• 4.4 采集及保护电路44-46
• 4.5 位置检测电路46-48
• 4.6 本章小结48-49
• 5 电动汽车用SRM驱动系统软件设计49-58
• 5.1 时序操作系统的工作模式49-51
• 5.2 程序设计51-57
• 5.2.1 主程序设计51-52
• 5.2.2 AD采集程序52-53
• 5.2.3 转速计算53-54
• 5.2.4 转子位置角估算54-55
• 5.2.5 优化后的双闭环控制程序55-56
• 5.2.6 刹车制动控制程序56
• 5.2.7 后台监控程序56-57
• 5.3 本章小结57-58
• 6 实验结果分析58-63
• 6.1 实验平台简介58-59
• 6.2 实验数据分析59-62
• 6.2.1 位置信号波形59
• 6.2.2 斩波电流波形59-60
• 6.2.3 突加载、突减载实验60-61
• 6.2.4 低速运行电流波形61-62
• 6.3 本章小节62-63
• 结论63-64
• 参考文献64-67
• 致谢67-68

【参考文献】

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本文编号：666847