基于滑模变结构控制的HEV电动力系统控制器研究

论文摘要

混合动力汽车(HEV)是当今最具实际开发意义的低排放和低油耗汽车,而电动力系统控制技术又是混合动力汽车研制的关键技术之一。因此,对于电动力系统的研究成为了混合动力汽车研究的重点。本论文的研究工作围绕混合动力电动汽车电动力控制系统展开,针对电机的控制策略进行了研究。通过对比各种控制方法,最终选择了滑模变结构控制作为混合动力汽车的控制策略。阐述了滑模变结构控制的基本概念,理论基础和数学模型。介绍了滑模变结构控制系统的各部分组成,得出了基于空间矢量调制的滑模变结构控制策略的总体框架。进而提出了一种带初始值的积分型时变滑平面设计方法,使得系统状态刚开始就处于滑平面上,避免了滑模变结构控制中的趋近运动,保证了在整个运动过程都具有很好的鲁棒性,同时大大提高了收敛速度。运用MATLAB/SIMULINK分别进行了基于十二矢量的异步电动机直接转矩控制系统与滑模变结构空间矢量控制的仿真研究,搭建了系统的仿真模型,并对仿真结果进行了对比。得出滑模变结构空间电压矢量控制理论在稳态时具有比鲁棒性更加优越的不变性的结论。同时,设计了HEV电动力系统控制器,采用TMS320F2810作为主控元件,旋转变压器作为测速器件,并为其配备解码芯片,同时,给出了基于DSP的混合动力汽车电动力变频系统的软件实现方案,并且测得了实验数据。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 本课题研究的背景
• 1.2 HEV技术简介
• 1.3 HEV电动驱动系统介绍
• 1.3.1 HEV的电力驱动用电机的比较与选择
• 1.3.2 HEV的电力驱动系统控制策略介绍
• 1.4 本论文研究的意义
• 第2章 磁链与转矩滑模变结构控制原理
• 2.1 基于空间电压矢量调制模块的总体框架
• 2.2 感应电机数学模型
• 2.3 滑模变结构控制理论
• 2.3.1 滑模面的设计
• 2.3.2 滑模变结构控制律的设计
• 2.3.3 滑模变结构控制律中的参数设计
• 第3章 滑模变结构空间电压矢量系统仿真
• 3.1 磁链与转矩测量计算模块
• 3.2 滑模变结构控制模块
• 3.3 旋转单元模块
• 3.4 空间矢量SVPWM模块
• 3.5 仿真结果
• 3.6 小结
• 第4章 HEV电动驱动系统控制器设计
• 4.1 主电路
• 4.2 IGBT驱动电路
• 4.3 信号调理电路
• 4.3.1 电流检测信号调理电路
• 4.3.2 电压检测信号调理电路
• 4.3.3 旋转变压器测速信号调理电路
• 4.3.4 DSP最小系统电路
• 4.4 通信电路
• 4.5 电源电路
• 4.6 软件设计
• 4.6.1 DSP开发环境
• 4.6.2 主程序设计
• 4.6.3 PWM中断程序设计
• 4.6.4 SVPWM生成模块
• 4.7 实验板及实验结果
• 4.8 小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢