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两轮电动车辆电驱动控制系统研究

作 者: 王灿
导 师: 马瑞卿
学 校: 西北工业大学
专 业: 电机与电器
关键词: 电动自行车 电动摩托车 永磁同步电动机 正弦波驱动 方波驱动
分类号: TM921.5
类 型: 硕士论文
年 份: 2007年
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内容摘要


论文针对两轮电动车辆(EV)用稀土永磁(REPM)无刷同步电动机(SM),分别进行了正弦波和方波两种工作方式下的控制技术研究。论文在全面分析正弦波和方波无刷电机工作原理、调速控制方法及其性能特点的基础上,分别对36VDC电动自行车和96VDC电动摩托车用稀土永磁无刷同步电动机进行了正弦波、方波驱动系统的构建和控制电路设计。 论文采用高集成度智能专用芯片与廉价的EEPROM配合作为核心控制单元,生成稳定的SPWM脉冲信号,构成36VDC正弦波驱动系统,其外围电路简单紧凑,克服了传统SPWM信号产生方法中微处理机程序容易“跑飞”和模拟系统复杂的缺陷。同时,采用专用PWM调制芯片和硬件逻辑器件构成96VDC方波驱动系统,采用宽范围输入电压的开关电源实现系统的控制供电,将直流电机系统常用的电流截止负反馈电路引入无刷电机驱动系统中,提高了大功率方波驱动系统的可靠性,其原理样机性能稳定,负载电流可达30A。 两种系统测试结果分析对比表明:相同结构的稀土永磁无刷同步电动机,采用正弦波或方波驱动控制各有利弊。正弦波驱动采用变频调速,电机运行平稳,利用弱磁调速,还可实现超高速恒功率运行,但易于失步;而方波驱动采用PWM调压调速,电机则具有良好的控制特性,机械特性较硬,起动转矩大,车辆提速快,适于爬坡,但转矩脉动较大。 综上所述,采用方波驱动更适合于两轮电动车辆的运行特点,论文介绍的方波驱动系统在电动车辆应用领域有着较好的发展前景。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-7
目录  7-9
第一章 绪论  9-17
  1.1 国内外电动车辆发展状况  9-11
    1.1.1 国内外两轮电动车辆发展现状  9-10
    1.1.2 两轮电动车辆用电机性能比较  10-11
  1.2 国内外稀土永磁同步电机驱动系统的研究状况  11-13
    1.2.1 正弦波驱动控制系统的发展现状  12
    1.2.2 方波驱动控制系统的发展现状  12-13
  1.3 稀土永磁同步电机驱动系统的技术特点  13-14
    1.3.1 正弦波驱动技术特点  13-14
    1.3.2 方波驱动技术特点  14
  1.4 课题的研究目的与意义  14-15
    1.4.1 课题的研究目的  14-15
    1.4.2 课题的研究意义  15
  1.5 论文主要技术指标与研究内容  15-17
    1.5.1 系统的技术指标  15-16
    1.5.2 本课题的研究内容  16-17
第二章 正弦油方波驱动系统原理与设计  17-37
  2.1 正弦波控制系统硬件设计方案  17-24
    2.1.1 系统组成原理与控制方法  17-22
    2.1.2 正弦波脉宽调制(SPWM)产生方法  22-24
    2.1.3 正弦波驱动系统的关键技术  24
  2.2 方波控制系统硬件设计方案  24-30
    2.2.1 系统工作机理  24-28
    2.2.2 系统组成与控制方法  28-29
    2.2.3 方波驱动系统的关键技术  29-30
  2.3 系统仿真  30-37
    2.3.1 正弦波系统控制芯片内部功能仿真  30-32
    2.3.2 方波驱动系统仿真  32-37
第三章 正弦波驱动控制系统  37-57
  3.1 系统硬件设计  37-49
    3.1.1 系统控制原理  37
    3.1.2 三相 PWM波形发生芯片 SA866AE  37-43
    3.1.3 存储芯片93C46  43-45
    3.1.4 系统供电电源设计  45-46
    3.1.5 脉冲发生电路设计  46-47
    3.1.6 功率驱动电路设计  47-48
    3.1.7 系统保护电路设计  48-49
  3.2 系统软件设计  49-57
    3.2.1 波形控制软件设计  49-53
    3.2.2 EEPROM(93C46)内部参数存取软件设计  53-57
第四章 方波驱动控制系统设计  57-67
  4.1 系统硬件设计  57-63
    4.1.1 硬件系统组成  57
    4.1.2 开关电源电路  57-58
    4.1.3 PWM脉宽调制电路  58-59
    4.1.4 逻辑合成电路  59-60
    4.1.5 光电隔离和功率驱动电路  60-62
    4.1.6 系统保护电路  62-63
  4.2 系统工程可靠性措施  63-67
    4.2.1 系统整体可靠性  63
    4.2.2 驱动集成电路功率级中瞬态问题的处理  63-67
第五章 系统实验及分析  67-79
  5.1 正弦波驱动系统实验  67-70
    5.1.1 概述  67-68
    5.1.2 正弦波驱动系统实验  68-70
  5.2 方波驱动系统实验  70-75
    5.2.1 概述  70-71
    5.2.2 方波驱动系统实验  71-75
  5.3 正弦波和方波驱动系统对比分析  75-77
  5.4 结论  77-79
第六章 结束语  79-82
  6.1 论文完成的研究工作  79-80
  6.2 论文解决的主要问题  80-81
  6.3 后续工作展望  81-82
参考文献  82-86
攻读硕士学位期间发表的学术论文  86-87
攻读硕士学位期间完成的科研项目  87-88
致谢  88-89

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 电气化、电能应用 > 电力拖动(电气传动) > 控制系统
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