混合型動力汽車電驅(qū)動系統(tǒng)的分析與設(shè)計

【摘要】： 混合動力汽車(HEV)融合了電動汽車和燃油汽車的優(yōu)點,具有低排放、低油耗、高性價比的優(yōu)點,很好地解決了節(jié)能和環(huán)保問題。電驅(qū)動系統(tǒng)作為混合動力汽車的重要組成部分,在混合動力汽車中起著十分重要的作用,對其進行研究具有重要的理論和實踐意義。 論文圍繞混合型動力汽車電驅(qū)動系統(tǒng)展開,分析電驅(qū)動系統(tǒng)的需求,研究電驅(qū)動系統(tǒng)的控制策略,主要任務(wù)是電驅(qū)動系統(tǒng)的硬件設(shè)計和軟件設(shè)計。 論文首先分析了混合動力汽車電驅(qū)動系統(tǒng)的特點及需求,比較各種電機的性能及特點,根據(jù)項目選用浙江中源電氣有限公司的TYBZ-1500-160L-4型三相4極永磁同步電機作為電驅(qū)動系統(tǒng)的驅(qū)動電機。針對電驅(qū)動系統(tǒng)的需求,選定最大轉(zhuǎn)矩/電流比控制與弱磁控制相結(jié)合的控制策略,并將矢量控制、電壓空間矢量脈沖寬度調(diào)制以及閉環(huán)控制應(yīng)用于永磁同步電機,設(shè)計了全數(shù)字式電驅(qū)動控制系統(tǒng)。 為使電驅(qū)動系統(tǒng)擁有良好的動靜態(tài)特性,本文將先進的模糊自適應(yīng)整定PID控制引入到電驅(qū)動系統(tǒng)中,實現(xiàn)PID參數(shù)的在線調(diào)整。為了驗證矢量控制以及模糊自適應(yīng)整定PID控制,在MatLab/Simulink環(huán)境下,搭建了仿真模型,結(jié)果表明采用模糊自適應(yīng)整定PID控制的矢量控制系統(tǒng)較常規(guī)PID控制響應(yīng)速度快、超調(diào)量小,且動靜態(tài)特性也有很大的提高,適合電驅(qū)動系統(tǒng)的要求。 根據(jù)控制方案,設(shè)計了基于電機控制專用DSP芯片TMS320LF2407A的混合動力汽車電驅(qū)動系統(tǒng)。包括IPM功率模塊驅(qū)動隔離電路、DSP外圍電路、電壓和電流采樣電路以及保護電路。采用C語言和匯編語言結(jié)合的方式設(shè)計了系統(tǒng)軟件。完成了初始化主程序、模糊PID控制子程序、驅(qū)動中斷子程序和中斷保護程序的設(shè)計。 在實驗臺架上進行了SVPWM測試、轉(zhuǎn)子磁場定向測試和電機特性測試。測試結(jié)果表明電驅(qū)動系統(tǒng)在基速以下恒轉(zhuǎn)矩運行,基速以上恒功率運行,能夠滿足混合動力汽車對電驅(qū)動系統(tǒng)的要求。 【關(guān)鍵詞】：混合動力汽車(HEV) 永磁同步電機(PMSM) 矢量控制(VC) 自適應(yīng)整定PID
【學(xué)位授予單位】：中國地質(zhì)大學(xué)（北京）
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類號】：U463.2
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第一章 緒論11-16
• 1.1 課題背景及意義11-12
• 1.2 混合動力汽車電驅(qū)動系統(tǒng)電機選擇12-13
• 1.3 電驅(qū)動系統(tǒng)控制策略綜述13-14
• 1.4 論文內(nèi)容和主要工作14-16
• 第二章 電驅(qū)動系統(tǒng)及其控制策略分析16-35
• 2.1 混合動力汽車電驅(qū)動系統(tǒng)的分析16-18
• 2.1.1 電驅(qū)動系統(tǒng)的需求分析16-18
• 2.1.2 電驅(qū)動系統(tǒng)參數(shù)匹配及電機選型18
• 2.2 永磁同步電機數(shù)學(xué)模型18-22
• 2.2.1 永磁同步電機在三相靜止坐標(biāo)系中的數(shù)學(xué)模型19-20
• 2.2.2 永磁同步電機在dq 坐標(biāo)系上的數(shù)學(xué)模型20
• 2.2.3 轉(zhuǎn)子磁場定向矢量控制原理20-22
• 2.3 電驅(qū)動系統(tǒng)控制策略分析22-25
• 2.3.1 轉(zhuǎn)子磁場定向矢量控制框圖22-23
• 2.3.2 電流控制策略的分析23-25
• 2.4 電壓空間矢量脈寬調(diào)制原理（SVPWM）25-29
• 2.5 模糊自適應(yīng)整定PID 控制的分析29-33
• 2.5.1 模糊PID 控制器結(jié)構(gòu)29-30
• 2.5.2 模糊控制規(guī)則的分析及模糊推理30-33
• 2.6 小結(jié)33-35
• 第三章 驅(qū)動系統(tǒng)仿真及分析35-50
• 3.1 電驅(qū)動系統(tǒng)的仿真及分析35-45
• 3.1.1 坐標(biāo)變換模塊35-37
• 3.1.2 SVPWM 模塊37-41
• 3.1.3 PMSM 轉(zhuǎn)子磁場定向矢量控制系統(tǒng)仿真及結(jié)果分析41-45
• 3.2 采用模糊自適應(yīng)整定PID 的仿真45-49
• 3.3 小結(jié)49-50
• 第四章 電驅(qū)動系統(tǒng)硬件電路設(shè)計50-62
• 4.1 電驅(qū)動系統(tǒng)硬件電路總體結(jié)構(gòu)50-51
• 4.2 主電路的分析與設(shè)計51-53
• 4.3 控制單元的分析與設(shè)計53-56
• 4.3.1 DSP 控制單元分析53-54
• 4.3.2 DSP 外圍電路54-56
• 4.4 采樣電路設(shè)計56-58
• 4.4.1 電壓采樣電路56-57
• 4.4.2 電流采樣電路57-58
• 4.4.3 轉(zhuǎn)子位置和轉(zhuǎn)速采樣電路58
• 4.5 系統(tǒng)保護電路設(shè)計58-61
• 4.5.1 限流啟動保護電路59-60
• 4.5.2 過流保護電路60
• 4.5.3 故障綜合電路60-61
• 4.6 小結(jié)61-62
• 第五章 電驅(qū)動系統(tǒng)軟件設(shè)計與系統(tǒng)測試62-75
• 5.1 DSP 系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理62-64
• 5.2 主程序設(shè)計64-65
• 5.3 中斷服務(wù)程序設(shè)計65-70
• 5.3.1 PMSM 矢量控制中斷程序66-69
• 5.3.2 故障中斷處理子程序69-70
• 5.4 系統(tǒng)測試70-74
• 5.4.1 SVPWM 信號測試70
• 5.4.2 轉(zhuǎn)子磁場定向測試70-71
• 5.4.3 電機特性測試71-74
• 5.5 小結(jié)74-75
• 第六章 總結(jié)與展望75-77
• 6.1 總結(jié)75-76
• 6.2 展望76-77
• 致謝77-78
• 參考文獻(xiàn)78-80
• 個人簡歷80

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