基于TMS320F2812的BSG混合励磁同步电机驱动系统研究

论文摘要

混合动力汽车相比于传统汽车具有节约能源及减少排放等优点,其中BSG(Belt Driven Starter Generator)混合动力汽车以对原车改动小、成本低而受到越来越多的重视。混合励磁同步电机(Hybrid Excitation Synchronous Machine,HESM)以优于永磁同步电机及电励磁同步电机的转矩性能而被用作BSG电机,因而研究HESM驱动系统具有重要意义。本文在对混合励磁同步电机数学模型、矢量控制策略及空间矢量脉宽调制(SVPWM)技术进行较为深入的分析后,提出了HESM驱动设计方案。在MATLAB/Simulink环境中搭建了HESM驱动系统的仿真模型,分别对HESM处于基速以下及基速以上两种情况进行了仿真,验证了HESM驱动方案的正确性。本文以TMS320F2812为核心设计了HESM驱动控制器的硬件系统及软件程序,并对主要的硬件电路及软件流程进行了详细的阐述。最后通过台架实验对HESM控制器进行了实验研究,得到了电动状态下不同励磁电流时HESM最大转矩与转速的关系曲线及发电状态下HESM线电压与转速的关系曲线,验证了所设计的HESM驱动系统的合理性。

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摘要

Abstract

第1章绪论

1.1 课题研究的背景及意义

1.2 混合动力系统的分类

1.3 BSG 汽车发展现状

1.4 BSG 电机及其控制策略

1.4.1 BSG 电机

1.4.2 BSG 电机控制策略

1.5 本文研究的主要内容

第2章 HESM 数学模型及控制原理

2.1 坐标变换

2.2 HESM 的基本方程

2.3 HESM 的矢量控制

2.4 电压空间矢量脉宽调制（SVPWM）技术

2.4.1 SVPWM 原理

2.4.2 SVPWM 的实现方法

2.5 本章小结

第3章 HESM 驱动系统仿真

3.1 HESM 驱动系统仿真模型的建立

3.1.1 坐标变换模块

3.1.2 励磁调节模块

3.1.3 SVPWM 模块

3.2 仿真结果及分析

3.2.1 基速以下时仿真波形

3.2.2 基速以上时仿真波形

3.3 本章小结

第4章 HESM 驱动系统的设计及实验结果

4.1 HESM 驱动系统硬件设计

4.1.1 系统硬件框图

4.1.2 基于MOSFET 的主电路

4.1.3 励磁电压调节电路

4.1.4 预冲电路

4.1.5 电流检测与处理电路

4.1.6 温度检测与处理电路

4.1.7 位置信号检测与处理电路

4.2 HESM 驱动系统机械结构设计

4.3 HESM 驱动系统软件设计

4.4 台架实验

4.4.1 台架实验的组成

4.4.2 实验结果分析

4.5 本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

致谢

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