电动汽车用SRM数字化驱动系统

论文摘要

电动汽车具有清洁无污染、能量来源多样化、能量效率高等优点,已经成为世界各国竞相发展的产业。SRM(开关磁阻电机)具有结构简单、能在较宽的速度和转矩范围内高效运行、可靠性高等特点,是极具发展潜力的电动汽车驱动电机之一。本课题的主要工作是研制用于电动汽车驱动的SRM驱动系统。本文在对前人研究成果以及大量资料文献的了解下,介绍了当前电动汽车用电机的情况和发展趋势,通过比较其他调速系统,分析说明了SRM调速系统的优缺点。从SRM的性能入手,在MATLAB/SIMULINK下建立了SRM的线性仿真模型,并对模型进行了详细的仿真分析研究。在此双闭环系统中,采用最新的矢量控制策略。仿真结果证明了该建模方法的合理性和有效性。其次,完成了基于DSP TMS320LF2407A电动汽车用SRM的硬件系统的设计。根据电动汽车驱动系统的特点,研制了本系统所采用的功率变换电路,IGBT驱动电路,控制电路,检测电路及相应的保护电路。然后,设计了DSP控制电路和相应的外围电路。为了提高电路的可靠性,电路采取了光耦隔离等抗干扰措施。然后,完成了系统的软件设计。本系统采用PI数字调节,发出相通断信号和PWM信号,并和电流、电压等保护信号相结合,实现对主功率元件的通断控制。控制软件采用模块化编程,增强了程序的通用性和可读性。最后对该系统的运行性能进行了总结,对下一步用于电动汽车驱动的SRM驱动系统的研究和开发具有一定的参考价值。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 前言
• 1.1 本课题研究的目的和意义
• 1.2 电动汽车的研究现状及趋势
• 1.2.1 国外现状
• 1.2.2 国内现状
• 1.3 电动汽车关键技术
• 1.4 电动汽车电机驱动系统的种类和特点
• 1.5 本课题研究的主要内容
• 2 电动汽车用SRM的数学模型及控制策略的分析
• 2.1 SRM的工作原理
• 2.2 SRM的特性分析
• 2.2.1 SRM的数学模型
• 2.2.2 SRM的数学模型求解方法
• 2.3 基于简化线性模型的SRM分析
• 2.3.1 电感与转子位置角关系
• 2.3.2 电磁转矩分析
• 2.3.3 绕组电流分析
• 2.3.4 SRM调速特性分析
• 2.4 SRM的MATLAB的仿真建模
• 2.4.1 SRM驱动系统Simulink建模
• 2.4.2 SRM驱动系统Simulink仿真结果
• 3 电动汽车用SRM驱动系统的硬件设计
• 3.1 SRM驱动控制器的主要功能及设计要求
• 3.2 SRM驱动器的硬件总体设计
• 3.3 功率变换器主电路的设计
• 3.3.1 常见的主电路
• 3.3.2 本系统采用的主电路
• 3.3.3 主电路元器件的选型及定额
• 3.4 驱动电路的设计
• 3.4.1 IGBT驱动器的基本要求
• 3.4.2 本系统所采用的IGBT驱动电路
• 3.5 检测电路与保护电路的设计
• 3.5.1 位置检测器
• 3.5.2 电流检测电路
• 3.5.3 电压保护电路
• 3.6 SRM驱动系统的控制电路设计
• 3.6.1 TMS320LF2407A简介
• 3.6.2 基于TMS320LF2407A的控制器的硬件设计
• 3.7 硬件系统的抗干扰措施
• 3.8 实验系统介绍
• 4 电动汽车用SRM的软件系统设计
• 4.1 程序的总体设计
• 4.2 主程序的设计
• 4.2.1 主程序
• 4.2.2 系统及中断初始化子程序
• 4.2.3 I/O单元初始化
• 4.2.4 转子位置初始化子程序
• 4.2.5 ADC初始化子程序
• 4.2.6 捕获单元初始化子程序
• 4.2.7 定时器T1初始化子程序
• 4.3 中断服务子程序的设计
• 4.3.1 采用矢量控制策略的定时器中断服务子程序
• 4.3.2 捕获中断服务子程序
• 4.4 软件抗干扰设计
• 5 结论
• 6 参考文献
• 7 论文发表情况
• 8 致谢