电动汽车交流驱动系统的直接转矩控制的研究

论文摘要

本论文以电动汽车用交流电机驱动系统为研究对象,将直接转矩控制思想运用于电动汽车驱动系统。根据电动汽车所要达到的性能指标,分析了电动汽车驱动系统的优缺点,采用空间电压矢量分析方法分析了直接转矩控制的基本原理结构及其算法。在MATLAB环境中建立了仿真系统,验证这些控制算法,取得了较好的效果。设计了电动汽车用交流电机直接转矩控制系统的总体结构,开发了一套实验系统。该系统以TMS320LF2407A型DSP为核心的弱电电路和以IPM模块为主的强电电路所组成。设计完成档位、油门给定模块、检测模块和通讯模块等,并使该硬件平台具有一定的抗干扰能力。本论文通过对电动汽车交流电机驱动系统的研究,将直接转矩控制方案与DSP控制技术有机的结合,具有较大的实际应用价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题研究的目的及意义
• 1.2 电动汽车对驱动电机及其调速性能的基本要求
• 1.3 国内外技术的现状及其发展趋势
• 1.4 本文内容
• 2 直接转矩控制的基本原理
• 2.1 异步电机的直接转矩控制发展状况
• 2.2 直接转矩控制的理论基础
• 2.3 电压空间矢量
• 2.4 异步电动机的磁链模型和转矩模型
• 2.4.1 磁链模型
• 2.4.2 转矩模型
• 2.5 逆变器开关模式选择模型
• 2.6 电动汽车用交流驱动电机直接转矩控制
• 2.6.1 电动汽车驱动力及驱动电机功率计算
• 2.6.2 驱动电机的驱动功率
• 2.6.3 电动汽车牵引特性
• 2.6.4 电动汽车用交流驱动电机直接转矩控制的改进
• 3 直接转矩控制系统低速性能改善
• 3.1 直接转矩控制系统低速阶段存在的问题
• 3.1.1 定子磁链观测对低速性能的影响
• 3.1.2 定子电阻对低速性能的影响
• 3.1.3 转矩脉动对低速性能的影响
• 3.2 直接转矩控制系统低速性能改善
• 4 直接转矩控制系统的仿真研究
• 4.1 MATLAB/SIMULINK 仿真软件介绍
• 4.2 直接转矩控制系统的仿真框图
• 4.3 仿真系统主要模块的构成
• 4.3.1 异步电动机仿真模块
• 4.3.2 逆变器和开关状态选择仿真模块
• 4.3.3 磁链和转矩控制模块
• 5 基于 DSP 的控制系统的硬件设计
• 5.1 DSP 控制器 TMS320LF2407A 简述
• 5.1.1 DSP 的特点和资源
• 5.1.2 系统设计中所用的 DSP 硬件资源
• 5.2 主电路设计
• 5.2.1 逆变电路
• 5.2.2 电源模块
• 5.3 控制电路部分设计
• 5.3.1 档位、油门给定输入电路
• 5.3.2 检测电路
• 5.3.3 显示电路
• 6 基于直接转矩控制的驱动系统的软件实现
• 6.1 主程序设计
• 6.1.1 系统框图
• 6.1.2 系统初始化
• 6.1.3 电流采样及转换
• 6.1.4 磁链调节器的实现
• 6.1.5 转矩调节器的实现
• 6.1.6 速度锁定
• 6.2 中断程序设计
• 6.2.1 PWM 中断
• 6.2.2 功率驱动保护中断
• 6.2.3 档位输入中断
• 6.2.4 SCI 通讯中断
• 6.2.5 限流电阻切除中断
• 7 结论与展望
• 7.1 结论
• 7.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文