基于混合動力電動汽車的永磁同步電動機控制系統(tǒng)的研究

【摘要】： 混合動力汽車作為解決汽車節(jié)能、降低排放的汽車工業(yè)新技術，具有低污染和低油耗的特點，成為國際、國內(nèi)汽車發(fā)展的新熱點。電機驅(qū)動系統(tǒng)作為混合動力汽車中的主要部分，在混合動力汽車中起著至關重要的作用，對其進行研究具有重要的理論和現(xiàn)實意義。永磁同步電機具有高效、高功率密度以及良好的調(diào)速性能，正逐步成為混合動力汽車傳動中所使用的首選電機。 本論文主要圍繞混聯(lián)式混合動力汽車用永磁同步電機(PMSM)展開，所做的工作主要包括以下幾個部分： 首先對驅(qū)動電機進行比較，選擇永磁同步電機作為混合動力汽車的驅(qū)動電機。 其次，在闡述永磁同步電機的結(jié)構和數(shù)學模型的基礎上，分析了永磁同步電機直接轉(zhuǎn)矩控制的機理，詳細敘述了適合于混合動力電動汽車永磁同步電機的直接轉(zhuǎn)矩控制方案。 然后根據(jù)設計要求選定了車體參數(shù)和車輛傳動比，在車輛受力分析的基礎上設計了永磁同步電機的額定參數(shù)，并對動力蓄電池的參數(shù)進行了估算。在此基礎上給出了一種基于MATLAB／Simulink環(huán)境下的混合動力電動汽車用永磁同步電機的直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)仿真模型，對該系統(tǒng)進行了詳細的仿真研究，并分析了混合動力電動汽車在各種工況下的性能曲線，仿真結(jié)果說明本文設計的電機驅(qū)動系統(tǒng)滿足混合動力電動汽車的要求，這也是本文的重點工作。 最后設計了該系統(tǒng)的硬件和軟件，給出了硬件設計圖和軟件流程圖。 【關鍵詞】：混合動力電動汽車(HEV) 永磁同步電機(PMSM) 直接轉(zhuǎn)矩控制(DTC) 仿真 MATLAB
【學位授予單位】：江蘇大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2007
【分類號】：U469.72
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 緒論10-18
• 1.1 研究背景及意義10
• 1.2 國內(nèi)外電動汽車的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢10-12
• 1.3 混合動力電動汽車用電機驅(qū)動系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀12-16
• 1.3.1 混合動力電動汽車中電動機的使用現(xiàn)狀12-13
• 1.3.2 混合動力電動汽車用永磁同步電機控制系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀13-16
• 1.3.3 永磁同步電機直接轉(zhuǎn)矩控制的發(fā)展現(xiàn)狀16
• 1.4 本文的主要研究內(nèi)容16-18
• 第二章 混合動力電動汽車驅(qū)動系統(tǒng)的結(jié)構及其特點18-26
• 2.1 串聯(lián)式混合動力電動汽車18-19
• 2.1.1 串聯(lián)式混合動力電動汽車的結(jié)構18-19
• 2.1.2 串聯(lián)式混合動力電動汽車的驅(qū)動模式19
• 2.1.3 串聯(lián)式混合動力電動汽車的特點19
• 2.2 并聯(lián)式混合動力電動汽車19-22
• 2.2.1 并聯(lián)式混合動力電動汽車的結(jié)構19-20
• 2.2.2 并聯(lián)式混合動力電動汽車的驅(qū)動模式20-21
• 2.2.3 并聯(lián)式混合動力電動汽車具有以下特點21-22
• 2.3 混聯(lián)式混合動力電動汽車22-23
• 2.3.1 切換系統(tǒng)22
• 2.3.2 分路系統(tǒng)22-23
• 2.4 混合動力電動汽車各驅(qū)動類型的比較分析23-24
• 2.5 混合動力電動汽車電機驅(qū)動系統(tǒng)的要求24-25
• 2.6 本章小結(jié)25-26
• 第三章 基于混合動力電動汽車的永磁同步電機的直接轉(zhuǎn)矩控制26-49
• 3.1 永磁同步電機的結(jié)構及特點26-29
• 3.1.1 表面式轉(zhuǎn)子結(jié)構26-27
• 3.1.2 內(nèi)置式轉(zhuǎn)子結(jié)構27-28
• 3.1.3 永磁同步電機的特點28-29
• 3.2 永磁同步電機的數(shù)學模型29-37
• 3.2.1 永磁同步電機在三相靜止坐標系中的數(shù)學模型29-32
• 3.2.2 永磁同步電機在兩相靜止坐標系中的數(shù)學模型32-35
• 3.2.3 永磁同步電機在兩相旋轉(zhuǎn)坐標系中的數(shù)學模型35-37
• 3.3 永磁同步電機直接轉(zhuǎn)矩控制的基本原理和電壓矢量37-44
• 3.3.1 永磁同步電機直接轉(zhuǎn)矩控制的基本原理37-39
• 3.3.2 永磁同步電機直接轉(zhuǎn)矩控制中空間電壓矢量的生成39-41
• 3.3.3 空間電壓矢量對磁鏈的影響41-42
• 3.3.4 空間電壓矢量對轉(zhuǎn)矩的影響42-43
• 3.3.5 零空間電壓矢量對永磁同步電機轉(zhuǎn)矩的控制作用43-44
• 3.4 永磁同步電機直接轉(zhuǎn)矩控制中磁鏈分區(qū)及空間電壓矢量開關表的確定44-48
• 3.4.1 定子磁鏈分區(qū)的選擇44-46
• 3.4.2 空間電壓矢量開關表的選擇46-48
• 3.5 本章小結(jié)48-49
• 第四章 混合動力電動汽車電機驅(qū)動系統(tǒng)主要參數(shù)與選型匹配49-67
• 4.1 HEV受力分析及能量轉(zhuǎn)換分析49-51
• 4.2 HEV用驅(qū)動電機參數(shù)確定51-53
• 4.3 HEV用電池體系的選取53-55
• 4.4 傳動比的選定55
• 4.5 混合動力電動汽車電機驅(qū)動系統(tǒng)主要參數(shù)計算55-60
• 4.5.1 車體參數(shù)及傳動比的選取55-56
• 4.5.2 電池參數(shù)估算56-58
• 4.5.3 電機參數(shù)定額58-60
• 4.6 HEV電機驅(qū)動系統(tǒng)的建模60-62
• 4.7 HEV電機驅(qū)動系統(tǒng)仿真波形分析62-66
• 4.7.1 HEV的起動特性62-64
• 4.7.2 HEV上坡行駛仿真波形64-65
• 4.7.3 突加給定轉(zhuǎn)矩的仿真波形65-66
• 4.8 本章小結(jié)66-67
• 第五章 混合動力電動汽車電機驅(qū)動系統(tǒng)設計67-87
• 5.1 電機驅(qū)動系統(tǒng)的總體結(jié)構67-68
• 5.2 DSP控制板68-71
• 5.2.1 TMS320LF2407A簡介68-69
• 5.2.2 DSP基本外圍電路69-71
• 5.3 電機驅(qū)動主電路及驅(qū)動控制硬件電路設計71-78
• 5.3.1 主電路結(jié)構71
• 5.3.2 軟啟動電路71-72
• 5.3.3 IPM的選擇及隔離72-73
• 5.3.4 IPM故障檢測及保護電路73-74
• 5.3.5 檔位與油門給定輸入電路74-75
• 5.3.6 檢測電路75-78
• 5.5 輔助電源設計78-80
• 5.6 故障檢測電路80-83
• 5.6.1 過流檢測80
• 5.6.2 欠壓檢測80-81
• 5.6.3 過壓檢測電路81
• 5.6.4 過溫檢測電路81-82
• 5.6.5 故障綜合及封鎖電路82-83
• 5.7 系統(tǒng)軟件設計83-86
• 5.7.1 主程序設計83-84
• 5.7.2 HEV用 PMSM驅(qū)動子程序84-85
• 5.7.3 換檔中斷服務程序85
• 5.7.4 故障處理子程序85-86
• 5.8 本章小結(jié)86-87
• 第六章 結(jié)論與展望87-89
• 致謝89-90
• 參考文獻90-93
• 攻讀碩士研究生期間發(fā)表的論文93

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