EV牵引IPMSM最大效率运行控制策略的研究

论文摘要

牵引电动机驱动控制技术是混合和纯电动汽车关键技术之一,其最大效率运行是相关领域重要研究课题。电动汽车牵引内嵌式永磁同步电动机最大效率控制技术可以有效减少电动汽车最大能耗系统——电动机传动系统的能量消耗,延长电池使用寿命,增大电动汽车最大单次航行里程,对加快电动汽车产品化、市场化有积极意义,符合人们对构建节约型社会的期望。本文首先阐述了最大限度发挥电动机潜能的最大转矩、最大输出和最高电压的三段控制技术,对永磁同步电动机基于损耗模型法的最小化电气损耗控制技术进行了理论分析,完成了对电动汽车牵引内嵌式永磁同步电动机的MATLAB建模与电流轨迹、特性曲线的绘制并进行了试验验证,为控制系统的设计提供了理论依据和指导。其次,对基于TMS320F2808的内嵌式永磁同步电动机最大效率控制系统硬件、软件进行了设计。根据系统的性能要求,进行了相关元器件的选型,详细介绍了反馈检测电路的设计;给出了软件控制系统主要结构及程序流程,详尽阐述了转速、直/交轴电流软件调节过程,给出了解决旋转编码器位置溢出问题方法。最后,对内嵌式永磁同步电动机进行了效率计算、分析,绘制了电动机的效率云图,并对控制电动机进行了效率测试试验,与理论值进行了对比、印证。实验表明:理论的效率分布趋势与测试结果大致相同,可用于指导设计和进行性能预测。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景及研究目的和意义
• 1.2 电动汽车（EV）牵引电机技术概述
• 1.2.1 EV 发展概述
• 1.2.2 EV 牵引电动机的特点
• 1.2.3 永磁同步电动机（PMSM）概述
• 1.3 本文主要研究内容
• 第2章 EV 牵引 IPMSM 最大效率控制理论研究
• 2.1 引言
• 2.2 IPMSM 矢量控制理论
• 2.2.1 id=0 控制
• 2.2.2 最大转矩/电流控制
• 2.2.3 弱磁控制
• 2.2.4 最大输出功率控制
• 2.3 最大效率控制
• 2.3.1 最大效率控制技术概述
• 2.3.2 IPMSM 控制系统损耗
• 2.3.3 IPMSM 最大效率控制
• 2.4 本章小结
• 第3章 IPMSM 控制系统建模与仿真
• 3.1 引言
• 3.2 IPMSM 控制系统建模
• 3.2.1 IPMSM 的dq 轴数学模型
• 3.2.2 IPMSM 控制系统的仿真模型
• 3.3 IPMSM 特性曲线
• 3.3.1 IPMSM 定子电流轨迹
• 3.3.2 IPMSM 机械特性
• 3.4 IPMSM 机械特性与功率特性试验
• 3.4.1 连续工作电流
• 3.4.2 峰值工作电流
• 3.5 本章小结
• 第4章 EV 牵引 IPMSM 控制系统设计
• 4.1 引言
• 4.2 硬件系统组成
• 4.2.1 TMS320F2808 的资源
• 4.2.2 电流检测与信号调理
• 4.2.3 基于旋变的位置检测
• 4.3 控制软件设计
• 4.3.1 DSP 开发环境概述
• 4.3.2 主程序
• 4.3.3 中断服务程序
• 4.3.4 旋变绝对位置处理
• 4.4 本章小结
• 第5章 IPMSM 效率云图的计算与试验
• 5.1 引言
• 5.2 IPMSM 效率计算的方法
• 5.2.1 IPMSM 效率计算模型
• 5.2.2 IPMSM 效率计算区域
• 5.2.3 IPMSM 效率云图的计算流程与生成
• 5.3 IPMSM 效率试验
• 5.3.1 实验平台
• 5.3.2 试验结果与分析
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢