电动车用PMSM驱动系统研究

论文摘要

随着社会经济的长期发展和人们收入的持续增加,近年来汽车的普及趋势明显加快,成为人们普遍接受的一种出行工具。进入二十一世纪以后,经济的高速发展带来的能源危机受到了社会的空前关注,节能、环保的电动汽车受到了社会大众的欢迎。电动汽车成为人们研究的热点,电动汽车的核心技术包括车身和底盘技术、驱动技术和能源技术。本文研究电动汽车牵引用永磁同步电机(PMSM)驱动控制系统的相关技术,对电动汽车系统构造和工作机制进行了深入分析;对牵引永磁同步电机的驱动控制系统进行深入研究,并基于Infineon 32单片机实现了电动车用永磁同步电机驱动控制。论文首先建立电动汽车动力系统的数学模型,对电动汽车的动力系统进行分析,得到电动汽车动力方程,对电动汽车的几种典型工况进行分析,得到电动汽车的能量流;根据整车的性能指标,确定电动汽车牵引PMSM的参数,构建驱动系统;建立PMSM的矢量控制模型,针对电动汽车的的工况需求,制定电动车用PMSM的控制方案。其次,深入分析电动汽车牵引用PMSM的控制策略——磁场定向控制和弱磁控制,详细阐述了磁场定向控制的原理和实现方法,对比分析系统参数对控制效果的影响;在MATLAB/SIMULINK软件环境下,搭建PMSM驱动系统的模型,对两种控制策略进行仿真分析,验证所采用的控制策略的有效性。最后,搭建基于TC1166的实验平台,设计实验平台的硬件电路;完成基于通用定时器阵列模块的三相SVPWM算法;设计了电动汽车牵引PMSM驱动系统软件的中断时序和软件流程,设置定时器启动ADC转换的触发机制,编写PMSM的控制代码。在所设计的实验平台上进行实验验证。仿真及实验结构验证了本文提出电动汽车牵引用PMSM的控制策略的正确性,能够满足电动车驱动系统技术要求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景及意义
• 1.2 电动汽车的发展现状
• 1.3 电动汽车的关键技术
• 1.3.1 电池技术
• 1.3.2 电力驱动技术
• 1.4 课题的主要内容和安排
• 第2章 电动汽车牵引电机驱动系统分析
• 2.1 引言
• 2.2 电动汽车动力系统分析
• 2.2.1 电动汽车受力分析
• 2.2.2 电动汽车工况分析
• 2.2.3 电动汽车的能量流
• 2.3 电动汽车用PMSM驱动控制系统
• 2.4 PMSM数学模型及驱动控制方案
• 2.4.1 PMSM数学模型
• 2.4.2 PMSM驱动控制策略确定
• 2.5 本章小结
• 第3章 电动汽车用PMSM的控制策略
• 3.1 引言
• 3.2 PMSM磁场定向控制方案分析
• 3.2.1 磁场定向控制原理
• 3.2.2 磁场定向控制的调速能力分析
• 3.3 PMSM弱磁控制技术研究
• 3.3.1 弱磁控制原理
• 3.3.2 弱磁控制的实现
• 3.3.3 系统参数与弱磁效果分析
• 3.4 PMSM控制策略的仿真分析
• 3.5 本章小结
• 第4章 电动汽车用 PMSM驱动控制系统实现
• 4.1 引言
• 4.2 空间矢量脉宽调制原理与实现
• 4.2.1 空间矢量脉宽调制原理
• 4.2.2 基于GPTA的三相PWM结构
• 4.2.3 三相PWM的更新
• 4.3 驱动控制系统硬件设计
• 4.3.1 系统总体结构及驱动电路设计
• 4.3.2 控制电路设计
• 4.3.3 测角电路设计
• 4.3.4 系统测试平台和驱动模块
• 4.4 控制系统软件设计
• 4.4.1 系统中断
• 4.4.2 系统程序流程
• 4.5 驱动控制系统实验研究
• 4.6 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
• 致谢