混合動力汽車用永磁同步電動機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的研究

【摘要】： 混合動力汽車(HEV)是傳統(tǒng)燃油汽車和純電動汽車相結(jié)合的新車型,它采用內(nèi)燃機(jī)和電機(jī)作為動力源,具有低污染、低油耗的特點,是當(dāng)前解決節(jié)能、環(huán)保問題切實可行的過渡方案。而電機(jī)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(guān)重要的作用。論文以混合動力汽車為研究對象,對混合動力汽車的電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)進(jìn)行了研究。 本論文的主要研究工作圍繞混合動力汽車用永磁同步電動機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)展開,在永磁同步電機(jī)數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上,結(jié)合對混合動力汽車電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的要求,提出了最大轉(zhuǎn)矩／電流與恒功率弱磁控制相結(jié)合的矢量控制策略：當(dāng)汽車處于啟動、加速、爬坡等工況下時,采用最大轉(zhuǎn)矩／電流控制策略,滿足混合動力汽車低速時輸出大轉(zhuǎn)矩的要求。當(dāng)汽車高速行駛或短時超車時,在逆變器容量不變的條件下,要盡可能的使電機(jī)具有更加寬廣的調(diào)速范圍,這里采用了恒功率弱磁控制策略,滿足了混合動力汽車在速度較高時能輸出較大功率的要求。 高效率的永磁同步電機(jī)以及與之相匹配的控制系統(tǒng)是混合動力汽車的關(guān)鍵技術(shù)之一。本文中控制系統(tǒng)的主控芯片采用了TI公司生產(chǎn)的DSP TMS320F2812,由于它功能強(qiáng)大,I/O資源豐富,并且支持廣泛用于汽車電控的CAN通訊。所以,非常適合于混合動力汽車的實時控制。研究了混合動力汽車的動力總成控制系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu),以DSP TMS320F2812為核心構(gòu)建了混合動力總成控制系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)。同時設(shè)計了CAN總線模塊,串行通信模塊等。 詳細(xì)介紹了兩種基于旋轉(zhuǎn)變壓器的轉(zhuǎn)子位置／速度檢測方法,并對這兩種方法的利弊進(jìn)行了比較。 最后本文給出了混合動力汽車的電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)硬件電路、軟件流程和實驗數(shù)據(jù)。從實驗所測數(shù)據(jù)可以看出,本文所設(shè)計的永磁同步電機(jī)矢量控制系統(tǒng)用于混合動力汽車電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)中是有效的,基本符合電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的要求。 【關(guān)鍵詞】：混合動力汽車 永磁同步電機(jī) 矢量控制 TMS320F2812
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類號】：TM341
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 緒論9-16
• 1.1 課題研究的背景和意義9-10
• 1.2 混合動力汽車的分類10-13
• 1.3 混合動力汽車用電機(jī)比較和選擇13-15
• 1.4 本課題研究的主要內(nèi)容15-16
• 第2章 永磁同步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型及控制策略16-31
• 2.1 永磁同步電機(jī)的動態(tài)數(shù)學(xué)模型16-18
• 2.2 永磁同步電機(jī)的矢量控制18-20
• 2.3 永磁同步電機(jī)的主要控制策略20-25
• 2.3.1 i_d=0控制21-22
• 2.3.2 最大轉(zhuǎn)矩/電流控制22-23
• 2.3.3 弱磁控制23-25
• 2.4 永磁同步電機(jī)矢量控制系統(tǒng)的實現(xiàn)25-30
• 2.5 本章小結(jié)30-31
• 第3章 混合動力汽車用電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)硬件設(shè)計31-40
• 3.1 混合動力汽車用電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)整體設(shè)計31-32
• 3.1.1 技術(shù)指標(biāo)要求31
• 3.1.2 整體設(shè)計31-32
• 3.2 混合動力汽車用電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)逆變電路設(shè)計32-34
• 3.2.1 IGBT模塊選擇33
• 3.2.2 濾波電容及預(yù)充電電路的選擇33-34
• 3.3 混合動力汽車用電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)控制電路設(shè)計34-39
• 3.3.1 控制芯片34-36
• 3.3.2 采樣電路36-37
• 3.3.3 IGBT驅(qū)動電路37-38
• 3.3.4 CAN通信電路38-39
• 3.4 本章小結(jié)39-40
• 第4章 永磁同步電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)位置反饋的研究40-52
• 4.1 旋轉(zhuǎn)變壓器的原理40-42
• 4.2 基于AU6802N1的旋轉(zhuǎn)變壓器的轉(zhuǎn)子位置/轉(zhuǎn)速檢測電路42-43
• 4.3 基于AU6802N1的旋轉(zhuǎn)變壓器的轉(zhuǎn)子位置/轉(zhuǎn)速的測量43-45
• 4.4 無解碼芯片的轉(zhuǎn)子位置/轉(zhuǎn)速檢測電路45-47
• 4.4.1 勵磁信號調(diào)理電路設(shè)計46
• 4.4.2 信號輸入調(diào)理電路設(shè)計46-47
• 4.5 轉(zhuǎn)子速度和位置的計算及結(jié)果47-51
• 4.5.1 解調(diào)和低通濾波48
• 4.5.2 轉(zhuǎn)子速度和位置計算48-50
• 4.5.3 相位補(bǔ)償50
• 4.5.4 實驗結(jié)果50-51
• 4.6 本章小結(jié)51-52
• 第5章 系統(tǒng)軟件設(shè)計及實驗結(jié)果分析52-63
• 5.1 永磁同步電機(jī)控制器的設(shè)計52-55
• 5.2 系統(tǒng)軟件流程圖55-57
• 5.3 實驗結(jié)果及分析57-62
• 5.3.1 實驗所用裝置57-58
• 5.3.2 實驗結(jié)果分析58-62
• 5.4 本章小結(jié)62-63
• 結(jié)論63-65
• 參考文獻(xiàn)65-69
• 致謝69-70
• 附錄A (攻讀學(xué)位期間所發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄)70

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