混合動力汽車用永磁同步電機驅(qū)動控制系統(tǒng)的容錯研究

【摘要】：隨著全球經(jīng)濟發(fā)展及人們購買力的提高,汽車作為當(dāng)前受眾度較高的代步工具其需求量每年都在大規(guī)模地增加,然而由于傳統(tǒng)汽車以內(nèi)燃機燃油或燃?xì)庾鳛閯恿敵?其無疑為環(huán)境及能源問題增加負(fù)擔(dān)。當(dāng)前隨著世界范圍內(nèi)能源危機及環(huán)境污染的嚴(yán)峻性,汽車節(jié)能、減排的特性越來越引起重視,是未來新型車輛所需具備的性能,而電動汽車的提出為汽車的發(fā)展提供了新的方向,可有效緩解環(huán)境及能源問題。對于電動汽車,其包括純電動汽車及混合動力汽車,本文以后者為研究應(yīng)用對象?；旌蟿恿ζ囍衅浣涣麟姍C驅(qū)動控制系統(tǒng)是整個車體系統(tǒng)中重要的組成,其運行的安全、可靠性將直接影響到汽車行駛的性能。在汽車交流電機驅(qū)動控制系統(tǒng)中,其包括有三相逆變器、各路傳感器、控制器以及車用電機等部分,因汽車在行駛過程中受路況、機械疲勞等影響,其電機驅(qū)動系統(tǒng)的某一部分可能會產(chǎn)生故障問題,影響到電機的驅(qū)動性能,進而可能影響到汽車的使用安全性,本文以此為出發(fā)點,對汽車中的電機驅(qū)動控制系統(tǒng)進行研究分析,進而針對性地提出容錯方法,以提高電機的安全、可靠性能,為汽車本身及車上人員增加安全保險,其具體研究內(nèi)容如下所述:本文首先是對當(dāng)前混合動力汽車的發(fā)展背景及概況予以介紹,并對混合動力汽車中使用的電機特性及運行機理進行分析,提出容錯的概念及其主要方式。其次是對永磁同步電機的建模過程進行分析,以Clarke變換及Park變換為基礎(chǔ)提出空間電壓矢量(SVPWM)對電機驅(qū)動控制的實現(xiàn),對三相六開關(guān)模式下的SVPWM的工作機理及以DSP處理器為核心的實現(xiàn)過程進行分析,從而為后文容錯方式針對性地分析。然后通過上述分析、了解,對同步電機驅(qū)動控制系統(tǒng)中的各模塊如功率開關(guān)管逆變器、傳感器、DSP處理器等故障問題進行分析,主要著手于軟、硬件方面,并以此建立逆變器拓?fù)淙蒎e方式、傳感器過流、過電壓檢測及保護容錯以及控制器上的相關(guān)容錯等;最后,利用DSP處理器TMS320F28335進行軟、硬件設(shè)計,并在Matlab/Simulink下建立永磁電機驅(qū)動控制系統(tǒng)的模型,就其在正常態(tài)及故障情況下的運行狀態(tài)進行仿真,通過對仿真結(jié)果的分析驗證容錯方式實現(xiàn)的可行性。 【關(guān)鍵詞】：永磁同步電機 驅(qū)動控制 SVPWM 功率逆變器 DSP 容錯
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：U469.7;TM341
【目錄】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-8
• 1 緒論8-15
• 1.1 課題研究背景及研究意義介紹8-9
• 1.2 混合動力汽車永磁同步電機綜述9-12
• 1.2.1 混合動力汽車動力系統(tǒng)特性要求9-10
• 1.2.2 永磁同步電機的工作機理及其特性10-11
• 1.2.3 永磁同步電機驅(qū)動控制的實現(xiàn)11-12
• 1.3 永磁同步電機的容錯控制12-14
• 1.3.1 容錯技術(shù)的提出及概念12
• 1.3.2 容錯技術(shù)的方式及其特性12-13
• 1.3.3 永磁同步電機容錯的方式及意義13-14
• 1.4 本文主要研究內(nèi)容14-15
• 2 永磁同步電機驅(qū)動控制系統(tǒng)分析15-25
• 2.1 永磁同步電機的建模過程15-19
• 2.1.1 參考坐標(biāo)系及其變換15-17
• 2.1.2 永磁同步電機的數(shù)學(xué)模型17
• 2.1.3 永磁同步電機的矢量控制17-19
• 2.2 永磁同步電機的空間電壓矢量控制實現(xiàn)19-22
• 2.2.1 空間電壓矢量脈寬調(diào)制(SVPWM)19-21
• 2.2.2 SVPWM控制實現(xiàn)過程21-22
• 2.3 永磁同步電機的控制系統(tǒng)22-24
• 2.4 本章小結(jié)24-25
• 3 永磁同步電機驅(qū)動控制的故障分析25-33
• 3.1 永磁同步電機驅(qū)動控制系統(tǒng)的故障形式25-30
• 3.1.1 功率逆變器電源的故障問題25-26
• 3.1.2 傳感器故障26-27
• 3.1.3 控制器主體故障27-30
• 3.2 永磁同步電機驅(qū)動控制系統(tǒng)的故障檢測30-32
• 3.2.1 功率逆變器電源故障檢測30-31
• 3.2.2 傳感器故障檢測31
• 3.2.3 控制器故障檢測31-32
• 3.3 本章小結(jié)32-33
• 4 永磁同步電機驅(qū)動控制系統(tǒng)的容錯設(shè)計33-54
• 4.1 容錯總體設(shè)計33-34
• 4.2 永磁同步電機驅(qū)動控制器硬件容錯設(shè)計34-44
• 4.2.1 逆變器容錯拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計34-37
• 4.2.2 傳感器容錯設(shè)計37-41
• 4.2.3 CAN總線通信容錯設(shè)計41-43
• 4.2.4 驅(qū)動控制器上其他容錯設(shè)計43-44
• 4.3 永磁同步電機驅(qū)動控制系統(tǒng)軟件容錯設(shè)計44-53
• 4.3.1 系統(tǒng)中的主程序設(shè)計45-46
• 4.3.2 中斷程序的容錯設(shè)計46-50
• 4.3.3 CAN總線通信設(shè)置50
• 4.3.4 其他方面的軟件容錯設(shè)計50-53
• 4.4 本章小結(jié)53-54
• 5 永磁同步電機驅(qū)動控制系統(tǒng)容錯建模及實驗仿真54-64
• 5.1 永磁同步電機矢量控制容錯建模54-63
• 5.1.1 矢量控制總模型建立55-58
• 5.1.2 逆變器容錯建模分析58-61
• 5.1.3 傳感器容錯建模分析61-63
• 5.2 本章小結(jié)63-64
• 6 總結(jié)及展望64-66
• 6.1 課題總結(jié)64
• 6.2 課題展望64-66
• 致謝66-67
• 參考文獻(xiàn)67-69

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