基于XC2365的电动汽车用BLDCM驱动控制器的研制

论文摘要

随着全球能源危机日益加重和人们节能环保意识的加强,电动汽车作为一种绿色新能源车辆越来越受到各国政府和汽车行业的重视。其中无刷直流电机(BLDCM)以其自身的优良特点,被大量地作为电动汽车的驱动电机使用。电动汽车的电控系统是整车的核心部件之一,其控制器的性能是决定电动汽车稳定可靠运行的重要因素。因此研究一种价格合理、性能优良的电动汽车驱动控制器具有很高的应用价值和社会意义。本论文首先介绍了电动汽车的发展背景及其驱动电机的选型依据,并对永磁无刷直流电机的基本结构和工作原理做了介绍,针对样机的特点,结合BLDCM的调速特性和PWM调制方式的特点,确定了本控制器所采用的控制方案和算法。控制器的研制以48V额定电压的永磁无刷直流电机为控制对象,完成了整套驱动电机控制系统的硬件和软件设计。硬件方面,采用英飞凌XC2365作为主控制器芯片,通过IR2110芯片驱动控制逆变电路。硬件电路主要包括XC2365单片机应用系统设计、电源电路设计、霍尔电路及光电隔离设计、功率驱动电路设计和电流检测及过流保护电路设计；软件方面,使用DAvE配置控制器程序代码的基本框架,导入Keil编译器并用C语言编写控制器主控制程序及各功能子程序,采用电流、速度双闭环反馈控制,编程实现了数字式PI控制算法。基于软硬件的设计,实现了对电动车样机的有效控制。最后对电机在不同运行情况下的控制器性能进行了实验分析,确定了电机绕组与转子霍尔信号的对应关系,记录了电机各信号数据和实验波形,对控制器的控制性能进行了初步探讨。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究的背景
• 1.2 电动汽车用驱动电机的发展
• 1.3 电动汽车用驱动电机控制技术的研究现状
• 1.4 本课题的主要研究工作
• 第2章 永磁无刷直流电机的工作原理
• 2.1 永磁无刷直流电机的基本结构
• 2.1.1 永磁电机本体
• 2.1.2 电子换相器
• 2.1.3 转子位置传感器
• 2.2 永磁无刷直流电机的基本工作原理
• 2.3 永磁无刷直流电机的数学模型
• 2.4 永磁无刷直流电机的调速特性
• 2.5 PWM调节原理与控制方式
• 2.6 本章小结
• 第3章 控制器硬件设计
• 3.1 控制系统基本结构
• 3.2 电机控制芯片XC2365介绍
• 3.2.1 XC2365基本原理结构
• 3.2.2 电机控制模块CCU6
• 3.3 电源电路设计
• 3.4 霍尔电路设计及光电隔离
• 3.5 功率管驱动电路
• 3.6 电流检测及过流保护电路设计
• 3.7 本章小结
• 第4章 控制器软件设计
• 4.1 软件开发环境介绍
• 4.1.1 DAvE软件与初始化配置
• 4.1.2 通信模块FTDI
• 4.2 软件总体方案设计
• 4.3 电机运行子程序
• 4.4 速度检测与电流采集
• 4.5 单片机实现BLDCM换相控制的原理和方法
• 4.6 电机的闭环调速
• 4.6.1 速度闭环子程序
• 4.6.2 电流闭环子程序
• 4.7 本章小结
• 第5章 实验结果与分析
• 5.1 实验条件
• 5.2 实验波形与结果分析
• 5.3 本章小结
• 第6章 总结
• 参考文献
• 致谢
• 学位论文评闽及答辩情况表