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BSG混合动力汽车同步电机磁场定向控制系统的研究

作　者: 贾成禹
导　师: 周美兰
学　校: 哈尔滨理工大学
专　业: 电力电子与电力传动
关键词: 混合动力汽车电励磁同步电动机空间矢量脉宽调制 DSP
分类号: TM341
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

节能和减排都是汽车工业能够实现持续发展的重要前提,尤其是近年来石油资源和环境的双重危机,使得这一话题成为了热点。新兴的混合动力汽车在节能和排放上的优越性正逐步体现出来。随着国内大中城市汽车保有量的激增,堵车和红灯所导致的长时间怠速运行,对燃油的消耗和环境的危害程度都在逐渐加大,而BSG(Belt Driven Starter Generator)混合动力技术能很好的解决这个社会各界关注的焦点问题。论文中首先分析了典型的混合动力汽车的结构特点,概括了混合动力汽车的优点。BSG混合动力技术凭借着对原车改动小、成本低、控制策略相对简单等诸多优点,因而成为了研究的热点。文中针对某款BSG混合动力汽车用同步电机的矢量控制进行了理论研究。给出了转子激磁磁链定向控制的同步电机数学模型。依据空间矢量脉宽调制(SVPWM)技术,建立起矢量控制的理论体系构架,在Simulink环境下建立了电励磁同步电机磁场定向控制系统的仿真模型,并针对该模型进行了大量的仿真和实验。以TI公司的TMS320F2812为核心控制芯片,设计了电机驱动控制器。阐述了控制器硬件设计的检测电路、CAN通信电路、功率驱动电路等功能模块。软件采用模块化设计,给出了软件算法流程。然后简要介绍了实验平台的建设,并对实验平台的功能及组成单元做了相关说明。最后在该实验平台上,对电机驱动控制器及控制算法进行了实验研究。电机控制系统实现了的闭环控制。得到的实验结果和数据为进一步的研究和完善工作打好了基础。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-11
第1章绪论  11-22
  1.1 选题背景及意义  11-12
  1.2 混合动力汽车种类及其特点  12-17
    1.2.1 混合动力电动汽车HEV 的基本概念  12-14
    1.2.2 串联式混合动力SHEV 的主要组成及特点  14-15
    1.2.3 并联式混合动力PHEV 的组成及特点  15-16
    1.2.4 混联式混合动力组成及特点  16-17
  1.3 BSG 混合动力汽车结构及其特点  17-20
    1.3.1 BSG 混合动力技术  17-18
    1.3.2 BSG 混合动力汽车技术发展现状  18-20
  1.4 BSG 系统的电励磁同步电机及同步电机控制策略  20-21
    1.4.1 BSG 电机选型及基本功能  20
    1.4.2 同步电机调速系统的发展现状  20-21
  1.5 本文研究的主要内容  21-22
第2章电励磁同步电机矢量控制基本理论  22-33
  2.1 交流电机的空间矢量  22-23
  2.2 交流同步电机的数学模型  23-26
    2.2.1 磁链方程  24
    2.2.2 电压方程  24-25
    2.2.3 转矩方程  25-26
    2.2.4 运动方程  26
  2.3 磁场定向控制的基本思想  26-27
  2.4 坐标系统及其变换  27-30
    2.4.1 CLARKE 及其逆变换  28-30
    2.4.2 PARK 及其逆变换  30
  2.5 同步电机转子激磁磁链定向控制  30-32
    2.5.1 转子激磁磁链定向控制同步电机数学模型  30-31
    2.5.2 i_(sd)=0 控制方式  31-32
  2.6 本章小结  32-33
第3章基于SVPWM 的控制方案的仿真研究  33-47
  3.1 空间电压矢量SVPWM 的基本原理  33-35
  3.2 励磁同步电机矢量控制原理  35-36
  3.3 仿真软件Matlab/Simulink/Power Systerm 简介  36-37
  3.4 同步电机矢量控制仿真模块建立  37-43
    3.4.1 电励磁同步电机模型  37
    3.4.2 坐标变换模块  37-39
    3.4.3 SVPWM 模块  39-43
  3.5 仿真分析  43-46
  3.6 本章小结  46-47
第4章电机驱动控制器的软硬件设计  47-63
  4.1 同步电机控制系统总体方案设计  47-48
  4.2 电机驱动系统的控制电路  48-50
    4.2.1 TMS320F2812 DSP 功能及其特点  48-49
    4.2.2 控制系统电源  49-50
  4.3 检测电路  50-54
    4.3.1 电流采样单元  50-52
    4.3.2 位置和速度检测单元  52-54
  4.4 CAN 通信电路  54-56
  4.5 电机驱动主电路  56-58
  4.6 系统软件设计  58-62
    4.6.1 空间矢量调制的DSP 实现  58-61
    4.6.2 系统软件流程  61-62
  4.7 本章小结  62-63
第5章电机驱动系统的实验研究  63-71
  5.1 电机驱动控制器的设计  63-64
  5.2 实验台架的搭建  64-66
    5.2.1 实验台架总体结构  64-65
    5.2.2 实验台架组成单元  65-66
  5.3 实验结果及其分析  66-70
  5.4 本章小结  70-71
结论  71-72
参考文献  72-75
攻读学位期间发表的学术论文  75-76
致谢  76

BSG混合动力汽车同步电机磁场定向控制系统的研究

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