混合动力特种车辆电机驱动系统的研究

论文摘要

在石油资源日益贫乏的今天,电动汽车已成为各国汽车工业研究的热点。随着电动汽车技术研究的不断深入,对电动汽车电机驱动系统的控制性能要求越来越受高。结合混合动力特种车辆电机驱动系统的研制过程,本文对该系统的硬件电路设计方案、软件控制策略及整车个系统间的协调工作等方面进行了研究。本文首先对混合动力系统结构特点进行了简要分析,然后重点对该系统的硬件电路部分的设计进行了详细的阐述,包括三相全桥逆变电路、基于TMS320LF2407A的电机控制单元以及基于2SD106AI-17模块的IGBT栅极驱动电路,并且在设计过程中对该系统的电磁环境进行了科学的分析,采用了合理的EMC设计方法。其次,利用交流感应电动机的矢量控制策略和电压空间矢量脉宽调制算法（SVPWM）实现了三台电机同时在低速区和高速区的稳定运行以及平滑切换,能够满足车辆对驱动系统的静态和动态性能要求。再次,对CAN通信模块进行设计调试,并与总线控制器进行协调匹配。满足了整车控制对通信的准确性和实时性要求。最后,通过整车各项性能测试,考验了该电机驱动系统的可靠性,同时,试验结果也表明,该电机驱动系统符合设计要求,在车上运行时具有良好的静态和动态性能。

论文目录

• 致谢
• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究的背景
• 1.1.1 混合动力电动汽车的发展现状
• 1.1.2 混合动力电动汽车的特点
• 1.2 混合动力电动汽车的基本结构
• 1.2.1 串联式结构基本原理
• 1.2.2 并联式结构基本原理
• 1.2.3 混联式结构基本原理
• 1.2.4 复合式结构基本原理
• 1.3 混合动力电动汽车对驱动系统的要求
• 1.4 本论文的主要工作
• 1.5 本章小结
• 第二章 混合动力汽车的电机驱动系统硬件电路的设计
• 2.1 电机驱动系统整体结构设计
• 2.2 逆变器主电路的设计
• 2.2.1 充放电回路的设计
• 2.2.2 直流侧支撑电容器的设计
• 2.2.3 三相逆变桥的设计
• 2.3 基于DSP的电机控制单元的硬件电路设计
• 2.3.1 电流电压采样调理电路设计
• 2.3.2 直流接触器控制信号接口电路设计
• 2.3.3 温度信号测量接口电路
• 2.3.4 总线信号接口电路
• 2.3.5 故障保护接口电路设计
• 2.3.6 基于旋转变压器的位置信号转换电路
• 2.4 IGBT栅极驱动电路的设计
• 2.5 本章小结
• 第三章 混合动力汽车电机驱动系统控制策略及软件设计
• 3.1 基于矢量控制的控制策略
• 3.1.1 矢量控制的基本原理
• 3.1.2 电机高速运行情况下的控制策略
• 3.2 电压空间矢量SVPWM的DSP实现
• 3.2.1 电压空间矢量的基本原理
• 3.2.2 电压空间矢量SVPWM在DSP中的实现
• 3.3 本章小结
• 第四章 CAN通信模块的设计与调试
• 4.1 整车CAN通信网络综述
• 4.2 整车CAN通信网络结构
• 4.3 驱动系统CAN模块的设计与实现
• 4.4 本章小结
• 第五章 电机驱动系统的EMC设计
• 5.1 PCB板的EMC设计
• 5.1.1 电源的EMC设计
• 5.1.2 接地的EMC设计
• 5.1.3 PCB板的线路的EMC设计
• 5.2 主电路及外围结构的EMC设计
• 5.2.1 滤波电容器的设计
• 5.2.2 开关器件吸收回路的EMC设计
• 5.2.3 系统接地设计
• 5.2.4 传输线路的屏蔽和接地
• 5.2.5 机箱设计
• 5.3 本章小结
• 第六章 系统性能测试及结果分析
• 6.1 单电机台架试验
• 6.1.1 空载试验
• 6.1.2 闭环试验
• 6.1.3 加载试验
• 6.1.4 额定工况下温升试验
• 6.2 三电机联调试验台架
• 6.3 整车性能测试（该测试是在特种车辆专用跑道上完成的）
• 6.3.1 最高车速测试
• 6.3.2 加速性能测试
• 6.3.3 能量回馈测试
• 第七章 结论
• 参考文献
• 附录
• 作者简历
• 学位论文数据集