双轮驱动电动汽车电机控制系统的研究

论文摘要

随着全球环保意识的增强和能源问题的突出,电动汽车已成为节能环保绿色车辆最主要的发展方向之一,在二十世纪得到迅速发展。电机及其控制技术是电动汽车的关键技术之一,是研究电动汽车首先需要解决的问题。本文以云雀轿车改装的双轮驱动纯电动汽车为试验平台,以无刷直流电动机为研究对象,设计了双轮驱动电动汽车无刷直流电动机控制系统。根据无刷直流电动机的结构和工作原理,分析了无刷直流电动机的运行特性和调速原理,建立了电动汽车无刷直流电动机驱动系统的数学模型,同时对无刷直流电动机双闭环调速系统的原理进行了介绍。为提高电动汽车驱动系统的性能,无刷直流电动机采用转速外环控制和电流内环控制相结合的双闭环控制系统。本文进行了转速环模糊PID控制器和电流环PI控制器的设计,建立了无刷直流电动机驱动控制系统的仿真模型,仿真结果证明,该控制策略是合理可行的。本文采用高速数字信号处理器(DSP)作为控制芯片,给出了系统有关的硬件电路设计方案。在软件设计方面采用模块化设计思想,利用DSP集成开发环境CCS进行软件调试,提高了开发效率。最后,进行了无负载台架试验,然后将电机及其控制器装配到试验平台上进行动态调试。试验结果表明,本文提出的双轮驱动电动汽车无刷直流电动机控制系统具有良好的控制性能,运行可靠。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景及选题意义
• 1.2 国内外电动汽车的发展状况
• 1.3 电动汽车的特点及关键技术
• 1.4 电动汽车驱动系统
• 1.5 论文的主要研究内容
• 第二章 无刷直流电动机的结构及调速原理
• 2.1 电动汽车驱动电机的选择
• 2.2 无刷直流电动机的结构及工作原理
• 2.2.1 无刷直流电动机的结构
• 2.2.2 无刷直流电动机的工作原理
• 2.3 三相无刷直流电动机的数学模型
• 2.4 电动汽车动力学模型
• 2.5 双闭环控制调速特性及原理
• 2.5.1 调速特性
• 2.5.2 调速原理
• 第三章 基于模糊PID的无刷直流电动机控制
• 3.1 模糊控制与PID控制
• 3.1.1 模糊控制系统
• 3.1.2 PID控制器
• 3.1.3 模糊PID控制
• 3.1.4 基于DSP的无刷直流电动机控制系统
• 3.2 无刷直流电动机控制系统的设计与仿真
• 3.2.1 转速环模糊PID控制器设计
• 3.2.2 电流环PI控制器设计
• 3.2.3 控制系统仿真
• 第四章 系统硬件设计
• 4.1 系统总体结构
• 4.2 DSP控制系统硬件设计
• 4.2.1 TMS320LF2407A芯片概述
• 4.2.2 DSP最小系统构成
• 4.2.3 DSP芯片供电设计
• 4.3 电机驱动及逆变电路的设计
• 4.3.1 主电路
• 4.3.2 电流采样电路
• 4.3.3 位置信号和速度信号采样电路
• 4.4 保护电路的设计
• 4.4.1 欠压保护电路
• 4.4.2 过流保护电路的设计
• 第五章 系统软件设计
• 5.1 DSP集成开发环境CCS
• 5.1.1 CCS简介
• 5.1.2 CCS设置
• 5.1.3 程序的建立与运行
• 5.2 主程序的实现
• 5.3 软件各模块的详细介绍
• 5.3.1 初始化模块
• 5.3.2 霍尔信号捕捉模块
• 5.3.3 PWM模块
• 5.3.4 A/D转换和速度计算模块
• 5.4 程序总体整合与调试
• 第六章 系统设计的实验分析
• 6.1 试验平台的组成
• 6.2 试验曲线及分析
• 第七章 总结与展望
• 致谢
• 参考文献
• 作者在读硕士期间参加课题和发表论文