混合動力汽車電力驅(qū)動系統(tǒng)研究

【摘要】：混合動力汽車同時裝有內(nèi)燃機和電機兩套動力系統(tǒng)，具有低排放、低油耗的特點，有利于緩解當(dāng)前能源危機和環(huán)境污染問題。而電力驅(qū)動系統(tǒng)作為混合動力汽車動力源中的關(guān)鍵部分，在混合動力汽車中起著至關(guān)重要的作用，對其控制的研究具有重要的理論和現(xiàn)實意義。 為滿足混合動力汽車高效率、低排放的性能要求，采用混聯(lián)式電力驅(qū)動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，選用比能量高、使用壽命長的鋰離子電池作為電力驅(qū)動系統(tǒng)的電源，并選擇具有高效、高功率密度以及良好調(diào)速性能的永磁同步電機作為電力驅(qū)動系統(tǒng)的驅(qū)動電機。 在永磁同步電機數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上，結(jié)合混合動力汽車對電力驅(qū)動系統(tǒng)的要求，采用最大轉(zhuǎn)矩/電流、轉(zhuǎn)速過渡弱磁控制和最大轉(zhuǎn)矩電壓比三種方式相結(jié)合的矢量控制策略，對電力驅(qū)動系統(tǒng)進行分區(qū)間控制：當(dāng)汽車啟動和加速時，采用最大轉(zhuǎn)矩/電流控制策略；當(dāng)汽車高速運行時，進入電機恒功率弱磁控制范圍，采用轉(zhuǎn)速過渡弱磁控制和最大轉(zhuǎn)矩電壓比進行區(qū)間控制。仿真結(jié)果表明在矢量控制策略的配合下，可以滿足混合動力汽車低速時輸出較大轉(zhuǎn)矩的要求，實現(xiàn)電機快速啟動，在恒功率弱磁控制范圍內(nèi)可以達到較高轉(zhuǎn)速，具有寬廣的調(diào)速范圍，滿足混合動力汽車在高速時輸出較高功率的性能要求。 基于理論分析，以TMS320F2812為主控芯片設(shè)計了電力驅(qū)動控制系統(tǒng)，其中硬件部分主要包括：功率驅(qū)動主電路、主控電路、檢測電路以及系統(tǒng)保護電路等；應(yīng)用模塊化方法設(shè)計系統(tǒng)軟件部分，包括分析系統(tǒng)主程序、中斷服務(wù)程序、故障保護程序設(shè)計和SVPWM實現(xiàn)程序等。最后基于軟件和硬件平臺進行實驗,得到了部分實驗數(shù)據(jù)及波形，從實驗數(shù)據(jù)及波形可以得出，混合動力汽車電力驅(qū)動系統(tǒng)采用永磁同步電機矢量控制策略是有效的，基本滿足電力驅(qū)動系統(tǒng)的要求。 【關(guān)鍵詞】：混合動力汽車 永磁同步電機 矢量控制 控制策略 TMS320F2812
【學(xué)位授予單位】：江蘇科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：U469.7
【目錄】：

• 摘要2-3
• Abstract3-9
• 第1章 緒論9-18
• 1.1 選題的背景和意義9-10
• 1.2 混合動力汽車概述10-14
• 1.3 混合動力汽車電力驅(qū)動系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀14-16
• 1.4 本文研究的主要內(nèi)容16-18
• 第2章 混聯(lián)式混合動力汽車電力驅(qū)動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)18-26
• 2.1 混聯(lián)式混合動力電力驅(qū)動系統(tǒng)構(gòu)成及運行模式18-19
• 2.2 混聯(lián)式混合動力汽車電力驅(qū)動系統(tǒng)的蓄電池組選擇19-20
• 2.3 混聯(lián)式混合動力汽車電力驅(qū)動系統(tǒng)電機選擇20-25
• 2.3.1 混聯(lián)式混合動力汽車對驅(qū)動電機基本性能要求20-21
• 2.3.2 混聯(lián)式混合動力汽車對驅(qū)動電機的工作區(qū)間的要求21-23
• 2.3.3 混聯(lián)式混合動力汽車驅(qū)動電機的選型23-25
• 2.4 本章小結(jié)25-26
• 第3章 永磁同步電機數(shù)學(xué)模型及其控制策略研究26-50
• 3.1 永磁同步電機的結(jié)構(gòu)與分類26-27
• 3.2 永磁同步電機的數(shù)學(xué)模型27-35
• 3.2.1 坐標(biāo)變換27-32
• 3.2.2 永磁同步電機 dq 坐標(biāo)系上的數(shù)學(xué)模型32-35
• 3.3 永磁同步電機的矢量控制35-42
• 3.3.1 永磁同步電機矢量控制運行時的電磁關(guān)系35-36
• 3.3.2 永磁同步電機矢量控制策略36-42
• 3.4 基于電壓空間矢量調(diào)制(SVPWM)控制系統(tǒng)的構(gòu)成42-49
• 3.4.1 電壓空間矢量調(diào)制43-48
• 3.4.2 SVPWM 控制算法的特點48-49
• 3.5 本章小結(jié)49-50
• 第4章 基于 SVPWM 永磁同步電機控制系統(tǒng)仿真50-61
• 4.1 Matlab/Simulink 簡介50-51
• 4.2 基于 SVPWM 永磁同步電機控制系統(tǒng)仿真原理51-54
• 4.2.1 仿真系統(tǒng)中的基礎(chǔ)仿真模塊51-53
• 4.2.2 系統(tǒng)控制策略模塊53-54
• 4.3 系統(tǒng)仿真及分析54-60
• 4.4 本章小結(jié)60-61
• 第5章 混合動力汽車電力驅(qū)動系統(tǒng)設(shè)計61-78
• 5.1 電力驅(qū)動系統(tǒng)的硬件設(shè)計61-69
• 5.1.1 系統(tǒng)功率驅(qū)動電路設(shè)計62
• 5.1.2 系統(tǒng)的主控電路設(shè)計62-65
• 5.1.3 系統(tǒng)檢測電路設(shè)計65-67
• 5.1.4 系統(tǒng)保護電路設(shè)計67-69
• 5.2 系統(tǒng)軟件設(shè)計69-73
• 5.2.1 控制系統(tǒng)軟件流程69-70
• 5.2.2 中斷服務(wù)程序設(shè)計70-71
• 5.2.3 故障保護程序設(shè)計71-72
• 5.2.4 SVPWM 軟件實現(xiàn)72-73
• 5.3 實驗結(jié)果及分析73-77
• 5.3.1 實驗平臺73
• 5.3.2 實驗結(jié)果分析73-77
• 5.4 本章小結(jié)77-78
• 第6章 總結(jié)與展望78-79
• 參考文獻79-83
• 攻讀碩士期間發(fā)表的論文83-84
• 致謝84-85
• 詳細摘要85-89

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