电动汽车永磁同步电机控制器设计

发布时间：2017-09-05 04:00

  本文关键词：电动汽车永磁同步电机控制器设计

  更多相关文章： 电动汽车 永磁同步电机 矢量控制策略 DSP

【摘要】：随着汽车保有量的急剧增长,由传统汽车带来的资源匮乏和环境污染也越来越严重。电动汽车因其在节能环保方面独有的优势,必将在未来替代传统汽车成为日常生活的主要交通工具。国家和政府也出台了一系列政策,来推动电动汽车产业的发展。电动汽车的动力来源是电机,其控制技术是电动汽车的核心技术。因此,对电机控制器的研究已经成为电动汽车研发的热点。永磁同步电机具有调速范围宽、转矩密度高、效率高等优点,能满足电动汽车动力系统的各项性能要求,是目前最具有发展前景的车用电机类型。本文基于永磁同步电机的物理模型和电磁关系建立了不同坐标下电机的数学模型,分析了永磁同步电机运行特性及矢量控制策略,利用空间矢量脉宽调制技术在SIMULINK平台上构建了永磁同步电机控制系统的仿真模型,仿真验证了矢量控制策略的控制性能。在理论分析的基础上,根据电机控制系统的控制要求,选用TI公司的TMS320F2812作为电机控制器的核心控制芯片,设计了电机控制器的主要硬件电路,完成DSP芯片最小系统以及控制器的主要环节的设计,并搭建了电机控制的硬件平台。根据永磁同步电机控制系统矢量控制策略的分析和仿真,运用CCS3.3嵌入式软件完成了电机控制程序的编写。在DSP中实现SVPWM调制和矢量控制,并且在电机控制平台上进行相关软硬件测试。通过对整个系统的测试分析,表明控制器能够满足电机的控制要求,并且控制系统具备良好的控制性能。
【关键词】：电动汽车 永磁同步电机 矢量控制策略 DSP
【学位授予单位】：天津理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U469.72
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-16
• 1.1 研究背景和意义10
• 1.2 国内外电动汽车发展现状10-12
• 1.2.1 国外电动汽车发展现状11-12
• 1.2.2 国内电动汽车发展现状12
• 1.3 电动汽车电机的发展及控制器现状12-13
• 1.3.1 电动汽车电机的发展12-13
• 1.3.2 电机控制器国外研究现状13
• 1.3.3 电机控制器国内研究现状13
• 1.4 永磁同步电机控制策略的发展现状13-15
• 1.4.1 直接转矩控制策略14
• 1.4.2 矢量控制策略14-15
• 1.5 本课题主要研究内容15-16
• 第二章 永磁同步电机原理及矢量控制16-25
• 2.1 永磁同步电机的数学模型16-19
• 2.1.1 永磁同步电机的参考坐标系16-17
• 2.1.2 在A-B-C坐标系下的数学模型17-18
• 2.1.3 在d-q坐标系下的数学模型18-19
• 2.2 矢量控制分析19-21
• 2.2.1 矢量控制19-20
• 2.2.2 i_d=0控制20
• 2.2.3 最大转矩电流比控制20-21
• 2.3 矢量控制的空间矢量脉宽调制21-24
• 2.4 本章小结24-25
• 第三章 永磁同步电机控制系统仿真25-32
• 3.1 永磁同步电机的仿真系统模型25-26
• 3.2 仿真系统模块介绍26-29
• 3.2.1 PI模块26-27
• 3.2.2 坐标变换模块27-28
• 3.2.3 SVPWM模块28-29
• 3.2.4 PWM波调制模块29
• 3.3 永磁同步电机仿真分析29-31
• 3.3.1 启动、负载性能仿真分析29-30
• 3.3.2 制动性能仿真分析30-31
• 3.4 本章小结31-32
• 第四章 永磁同步电机控制系统硬件平台设计32-40
• 4.1 整体硬件分析32-33
• 4.2 测试平台主回路设计33-34
• 4.2.1 直流电源电路设计33-34
• 4.2.2 功率逆变电路设计34
• 4.3 控制器的主要环节设计34-39
• 4.3.1 TMS320F2812最小系统34-35
• 4.3.2 电流检测电路设计35-36
• 4.3.3 转子速度位置检测电路设计36-37
• 4.3.4 功率驱动电路设计37
• 4.3.5 母线过压过流保护电路设计37-38
• 4.3.6 预充电电路设计38-39
• 4.3.7 缺相保护电路设计39
• 4.4 本章小结39-40
• 第五章 控制器的软件设计及实验测试40-55
• 5.1 软件系统使用的主要DSP资源40-41
• 5.2 软件设计框架41-42
• 5.3 软件主程序42
• 5.4 中断服务子程序42-44
• 5.4.1 定时器中断43-44
• 5.4.2 捕获中断44
• 5.5 转子位置计算程序44-46
• 5.5.1 转子位置初始化子程序44-45
• 5.5.2 转子初始位置确定45-46
• 5.6 空间矢量调制程序46-48
• 5.6.1 SVPWM小矢量的划分46-47
• 5.6.2 SVPWM在DSP数字实现的优化47
• 5.6.3 SVPWM产生的流程图47-48
• 5.7 实验测试48-54
• 5.7.1 硬件平台的搭建48-49
• 5.7.2 功率单元模块测试49-50
• 5.7.3 电流速度检测环节测试50-51
• 5.7.4 电机转子位置初始化51-52
• 5.7.5 电机加减速测试52-54
• 5.8 本章小结54-55
• 第六章 总结与展望55-56
• 6.1 工作总结55
• 6.2 后期展望55-56
• 参考文献56-59
• 发表论文和科研情况说明59-60
• 致谢60-61

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 赵清,徐衍亮,安忠良,许家群,齐瑞贵;电动汽车的发展与环境保护[J];沈阳工业大学学报;2000年05期

2 章超,易家玉;全球电动汽车发展迅猛[J];大众用电;2000年09期

3 章超;开发电动汽车市场前景广阔[J];大众用电;2000年09期

4 ;戴-克公司第四代电动汽车[J];重型汽车;2000年04期

5 ;电动汽车是中国汽车业赶超发达国家的重要切入点[J];电器工业;2001年12期

6 徐新明;环保电动汽车时代谁执牛耳[J];发明与革新;2001年04期

7 焦庆丰;电动汽车前景广阔[J];大众用电;2001年03期

8 刘茂理;云南需要电动汽车[J];云南交通科技;2001年01期

9 丛晓杰;电动汽车:推动世界的绿色动力[J];中国石油;2001年09期

10 豪彦;21世纪世界汽车工业发展趋势(三)——电动汽车[J];汽车与配件;2001年Z1期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 宋翔;;电动汽车是未来的趋势[A];重庆汽车工程学会2008年学术会议论文集[C];2008年

2 贾爱芹;;浅谈电动汽车推广的实现途径[A];第六届河南省汽车工程科技学术研讨会论文集[C];2009年

3 张梦洁;田令;;电动汽车的发展现状及趋势研究[A];第三届河南省汽车工程科技学术研讨会论文集[C];2006年

4 伦景光;;电动汽车在中国的发展前景[A];科技进步与学科发展——“科学技术面向新世纪”学术年会论文集[C];1998年

5 张梦洁;田令;;电动汽车的发展现状及趋势研究[A];第三届河南省汽车工程科技学术研讨会暨2006年省汽学会理事会议资料[C];2006年

6 张炳力;赵韩;;贯彻“汽车新政”加快安徽电动汽车工业的发展[A];2004“安徽制造业发展”博士科技论坛论文集[C];2004年

7 张杰;;电动汽车发展需要更多“绿灯”[A];西南汽车信息：2013年第7期（总第328期）[C];2013年

8 姚勇;刘林生;顾健辉;陈林;李科江;赵晓;;电动汽车发展对配电网的影响及对策[A];2013年中国电机工程学会年会论文集[C];2013年

9 蒋惠琴;欧万彬;鲍健强;叶瑞克;;电动汽车:引领城市低碳交通的未来[A];生态城市建设与生态危机管理——中国未来研究会2010年学术年会论文集[C];2010年

10 李晓勤;鲁植雄;逄小凤;;浅述电动汽车的研究现状与发展趋势[A];江苏省汽车工程学会第九届学术年会论文集[C];2010年

中国重要报纸全文数据库 前10条

1 本报记者陈兴安;电动汽车引领奥运时尚[N];中国经营报;2002年

2 贾俊国;公司推动电动汽车发展试点实施方案座谈会在上海召开[N];国家电网报;2007年

3 孙逢春;助推电动汽车发展意义重大[N];国家电网报;2007年

4 本报记者 葛胜征;奥运会 世博会重点采购电动汽车[N];政府采购信息报;2007年

5 本报记者 刘辉邋李层;发展电动汽车 国网抢得先机[N];中国电力报;2007年

6 记者 张静;电动汽车产业发展论坛召开[N];经济日报;2009年

7 孙萌萌;工信部召集各方落实电动汽车政策[N];人民政协报;2009年

8 本报实习记者 杨冬;电动汽车能否顺利驶入“产业化时代”[N];中国知识产权报;2009年

9 柯芸;应加快建立电动汽车研发支撑体系[N];中国高新技术产业导报;2008年

10 本报记者 张凤宇;电动汽车中国汽车业的新机遇[N];中国信息报;2001年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 胡超;电动汽车无线供电电磁耦合机构能效特性及优化方法研究[D];重庆大学;2015年

2 张虹;考虑电动汽车聚合站的主动配电网动态优化调度[D];华北电力大学;2015年

3 宋世欣;分布式驱动电动汽车控制策略及硬件在环实验研究[D];吉林大学;2015年

4 张迪;电动汽车充\换电设施选址模型研究[D];华中科技大学;2015年

5 徐浩;面向规模化电动汽车入网的充电站布局优化及有序充电策略研究[D];华中科技大学;2015年

6 张斌;电动汽车永磁同步驱动电机电磁热设计研究[D];华中科技大学;2015年

7 方支剑;计及电池与电网影响的电动汽车充换电控制[D];华中科技大学;2015年

8 邵艾博（Khalid,Muhammad Shoaib）;可再生能源和电动汽车一体化管理对多模微电网稳定性的影响分析[D];华中科技大学;2015年

9 刘瑜俊;电动汽车储能特性及其配置方法研究[D];东南大学;2015年

10 强浩;计及无线充电的电动汽车对电网的影响研究[D];东南大学;2015年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 寇凌峰;电动汽车大规模接入对电网的影响分析[D];华北电力大学（北京）;2011年

2 黄润;电动汽车入网对电网负荷影响的研究[D];上海交通大学;2012年

3 杨俊秋;电动汽车充放电容量预测及控制策略的优化研究[D];北京交通大学;2012年

4 薛红红;电动汽车与电网互动技术之协调充电策略探究[D];华中师范大学;2012年

5 许恬;我国当前电动汽车潜在消费者的识别与消费行为研究[D];武汉理工大学;2012年

6 唐升卫;电动汽车有序充电研究[D];湖南大学;2012年

7 王传能;电动汽车换电站优化规划研究[D];华北电力大学;2012年

8 张晨曦;电动汽车入网技术及社会综合效益研究[D];浙江大学;2013年

9 何清晨;适用于城市通勤的个人电动汽车设计与研究[D];清华大学;2012年

10 张敏;计及规模化电动汽车充放电负荷的配电网效能分析[D];华北电力大学;2013年

，

本文编号：795678