矢量變頻技術(shù)在混合動(dòng)力電動(dòng)汽車上的應(yīng)用

【摘要】： 隨著環(huán)境污染的加劇和石油資源的減少，電動(dòng)汽車(Electric Vehicle，EV)的發(fā)展越來越受到人們的關(guān)注，我國也將其列入了重點(diǎn)發(fā)展之列。然而在電池技術(shù)未能取得根本性突破之前，續(xù)航能力的不足已成為電動(dòng)汽車發(fā)展的主要瓶頸。相對于傳統(tǒng)的燃油汽車來說，混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(Hybrid Electric Vehicle，HEV)由于其具有良好的燃油經(jīng)濟(jì)性和較低的排放引起了人們極大的興趣。 電機(jī)及其控制技術(shù)是混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的關(guān)鍵技術(shù)之一，其很大程度上影響著整車的動(dòng)力性、燃油經(jīng)濟(jì)性以及排放指標(biāo)。本文在分析現(xiàn)有主流HEV驅(qū)動(dòng)電機(jī)及其控制特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合課題組自身技術(shù)條件確定以交流異步感應(yīng)電機(jī)作為HEV的驅(qū)動(dòng)電機(jī)，控制器采用基于轉(zhuǎn)子磁鏈定向的矢量控制算法。利用Matlab／Sirnulink對該算法進(jìn)行了仿真，結(jié)果表明采用該方法，電機(jī)的動(dòng)態(tài)性能要優(yōu)于傳統(tǒng)的V／F控制效果，理論上可以滿足HEV扭矩響應(yīng)快的要求。 電機(jī)控制器的設(shè)計(jì)主要圍繞以下幾個(gè)方面展開：按設(shè)計(jì)要求對控制器軟、硬件進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)，為實(shí)現(xiàn)異步感應(yīng)電機(jī)矢量控制構(gòu)建平臺；分析控制器電磁兼容性，采取相應(yīng)抗干擾措施保障CAN總線等電磁敏感設(shè)備正常運(yùn)行，試驗(yàn)證明所采取的措施切實(shí)可行；為降低控制器受車架振動(dòng)的影響，采用被動(dòng)隔振方案——橡膠隔振器并給出設(shè)計(jì)參數(shù)，進(jìn)行多自由度振動(dòng)模型校核驗(yàn)算，結(jié)果表明減振效果達(dá)到設(shè)計(jì)要求；在提高CAN總線通信可靠性、確保上電順序、故障處理等控制邏輯正確的基礎(chǔ)上，初步進(jìn)行了電機(jī)臺架試驗(yàn)，測試其靜態(tài)性能并調(diào)整控制器參數(shù)，試驗(yàn)結(jié)果表明驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)具有低速大扭矩、調(diào)速范圍寬、綜合效率高等特性，符合設(shè)計(jì)要求，為系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能測試、耐久性試驗(yàn)、整車路試創(chuàng)造條件。 【關(guān)鍵詞】：混合動(dòng)力電動(dòng)汽車 電機(jī)控制器 轉(zhuǎn)子磁鏈定向
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2008
【分類號】：U469.72
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-17
• 1.1 引言9-10
• 1.2 混合動(dòng)力電動(dòng)汽車發(fā)展?fàn)顩r10-12
• 1.2.1 國外在混合動(dòng)力電動(dòng)汽車方面的研究與開發(fā)動(dòng)態(tài)10-11
• 1.2.2 我國在混合動(dòng)力電動(dòng)汽車領(lǐng)域的研究與開發(fā)動(dòng)態(tài)11-12
• 1.2.3 混合動(dòng)力電動(dòng)汽車發(fā)展趨勢12
• 1.3 混合動(dòng)力電動(dòng)汽車關(guān)鍵技術(shù)12-15
• 1.3.1 電機(jī)技術(shù)及其控制技術(shù)13
• 1.3.2 動(dòng)力電池及其管理技術(shù)13-14
• 1.3.3 動(dòng)力電池及其管理技術(shù)14-15
• 1.4 本文的主要內(nèi)容和創(chuàng)新點(diǎn)15-17
• 1.4.1 本文的主要內(nèi)容15-16
• 1.4.2 本文的創(chuàng)新點(diǎn)16-17
• 2 混合動(dòng)力電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)及其控制算法選型17-25
• 2.1 混合動(dòng)力電動(dòng)汽車對電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的性能要求17
• 2.2 混合動(dòng)力電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)選型17-21
• 2.2.1 異步感應(yīng)電動(dòng)機(jī)及其控制技術(shù)18-19
• 2.2.2 開關(guān)磁阻電機(jī)及其控制技術(shù)19-20
• 2.2.3 永磁式電動(dòng)機(jī)及其控制技術(shù)20-21
• 2.3 交流異步感應(yīng)電機(jī)控制算法選型21-24
• 2.3.1 直接扭矩控制算法21-22
• 2.3.2 矢量控制算法22-23
• 2.3.3 兩種控制算法對比23-24
• 2.4 小結(jié)24-25
• 3 基于轉(zhuǎn)子磁鏈定向的矢量控制算法及仿真25-49
• 3.1 矢量控制變頻調(diào)速的基本思想25-27
• 3.2 坐標(biāo)變換27-32
• 3.2.1 三相、二相靜止坐標(biāo)系間的變換27-31
• 3.2.2 旋轉(zhuǎn)與靜止坐標(biāo)系間的變換31-32
• 3.3 不同坐標(biāo)系下的電機(jī)方程32-41
• 3.3.1 三相靜止坐標(biāo)系下的異步電機(jī)方程32-35
• 3.3.2 d-q旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)下的電機(jī)方程35-38
• 3.3.3 M-T坐標(biāo)系下的異步電機(jī)方程38-39
• 3.3.4 矢量控制系統(tǒng)的基本方程39-41
• 3.4 轉(zhuǎn)子磁鏈定向41-42
• 3.5 感應(yīng)電動(dòng)機(jī)矢量控制算法的Matlab/simulink仿真42-48
• 3.5.1 轉(zhuǎn)速控制器模塊42-43
• 3.5.2 定子電流磁通分量和扭矩分量計(jì)算模塊43-44
• 3.5.3 磁場定向角計(jì)算模塊44
• 3.5.4 2/3變換器模塊44-45
• 3.5.5 電流滯環(huán)控制模塊45-46
• 3.5.6 逆變器模塊46
• 3.5.7 感應(yīng)電機(jī)模塊46-47
• 3.5.8 仿真波形47-48
• 3.6 小結(jié)48-49
• 4 混合動(dòng)力電動(dòng)汽車電機(jī)控制器設(shè)計(jì)49-70
• 4.1 控制器硬件設(shè)計(jì)49-58
• 4.1.1 主電路設(shè)計(jì)50-51
• 4.1.2 功率模塊選擇51
• 4.1.3 電源模塊設(shè)計(jì)51-53
• 4.1.4 A/D輸入隔離模塊設(shè)計(jì)53-54
• 4.1.5 I/O量輸入輸出隔離模塊設(shè)計(jì)54-55
• 4.1.6 CAN通信模塊設(shè)計(jì)55-57
• 4.1.7 PWM輸出電路設(shè)計(jì)57
• 4.1.8 保護(hù)電路設(shè)計(jì)57-58
• 4.2 控制器軟件設(shè)計(jì)58-60
• 4.3 電機(jī)控制器電磁兼容性60-64
• 4.3.1 系統(tǒng)電磁干擾問題分析60-62
• 4.3.2 系統(tǒng)電磁干擾問題解決方案62-64
• 4.4 控制器隔振設(shè)計(jì)與分析64-69
• 4.4.1 隔振設(shè)計(jì)64-67
• 4.4.2 實(shí)例計(jì)算和校核67-69
• 4.5 小結(jié)69-70
• 5 試驗(yàn)與分析70-75
• 5.1 試驗(yàn)概述70-71
• 5.2 試驗(yàn)內(nèi)容及分析71-74
• 5.2.1 CAN總線通信測試71-72
• 5.2.2 控制邏輯測試72-73
• 5.2.3 電機(jī)臺架試驗(yàn)73-74
• 5.3 小結(jié)74-75
• 總結(jié)與展望75-77
• 參考文獻(xiàn)77-80
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況80-81
• 致謝81-82

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電動(dòng)汽車有望成為市場主力車型    司建楠

“獅威”電動(dòng)汽車核心技術(shù)國際領(lǐng)先    蔣中意

比亞迪圖的是近利還是遠(yuǎn)謀    鄭 斌

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“863”發(fā)動(dòng)中國電動(dòng)汽車引擎    本報(bào)記者 王新佳

派出所內(nèi)簽的協(xié)議引發(fā)抗訴官司    趙正輝 孫皓

電動(dòng)車直流永磁有刷500W電機(jī)控制器    新疆 李栓福

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混合動(dòng)力電動(dòng)汽車用永磁同步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的研究    曹先慶

異步電機(jī)按定子磁鏈定向的連續(xù)型矢量控制策略的研究與實(shí)現(xiàn)    徐靜

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HEV用永磁同步電機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì)與系統(tǒng)性能分析    費(fèi)德成

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矢量變頻技術(shù)在混合動(dòng)力電動(dòng)汽車上的應(yīng)用    王偉

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