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电动汽车用SRM数字化驱动系统
作 者: 李文刚
导 师: 李继生
学 校: 天津科技大学
专 业: 检测技术与自动化装置
关键词: 电动汽车 开关磁阻电机 TMS320LF2407A IGBT
分类号: TM352
类 型: 硕士论文
年 份: 2008年
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内容摘要
电动汽车具有清洁无污染、能量来源多样化、能量效率高等优点,已经成为世界各国竞相发展的产业。SRM(开关磁阻电机)具有结构简单、能在较宽的速度和转矩范围内高效运行、可靠性高等特点,是极具发展潜力的电动汽车驱动电机之一。本课题的主要工作是研制用于电动汽车驱动的SRM驱动系统。本文在对前人研究成果以及大量资料文献的了解下,介绍了当前电动汽车用电机的情况和发展趋势,通过比较其他调速系统,分析说明了SRM调速系统的优缺点。从SRM的性能入手,在MATLAB/SIMULINK下建立了SRM的线性仿真模型,并对模型进行了详细的仿真分析研究。在此双闭环系统中,采用最新的矢量控制策略。仿真结果证明了该建模方法的合理性和有效性。其次,完成了基于DSP TMS320LF2407A电动汽车用SRM的硬件系统的设计。根据电动汽车驱动系统的特点,研制了本系统所采用的功率变换电路,IGBT驱动电路,控制电路,检测电路及相应的保护电路。然后,设计了DSP控制电路和相应的外围电路。为了提高电路的可靠性,电路采取了光耦隔离等抗干扰措施。然后,完成了系统的软件设计。本系统采用PI数字调节,发出相通断信号和PWM信号,并和电流、电压等保护信号相结合,实现对主功率元件的通断控制。控制软件采用模块化编程,增强了程序的通用性和可读性。最后对该系统的运行性能进行了总结,对下一步用于电动汽车驱动的SRM驱动系统的研究和开发具有一定的参考价值。
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全文目录
摘要 4-5 ABSTRACT 5-8 1 前言 8-19 1.1 本课题研究的目的和意义 8-9 1.2 电动汽车的研究现状及趋势 9-13 1.2.1 国外现状 9-11 1.2.2 国内现状 11-13 1.3 电动汽车关键技术 13-15 1.4 电动汽车电机驱动系统的种类和特点 15-18 1.5 本课题研究的主要内容 18-19 2 电动汽车用SRM的数学模型及控制策略的分析 19-42 2.1 SRM的工作原理 19-20 2.2 SRM的特性分析 20-23 2.2.1 SRM的数学模型 20-22 2.2.2 SRM的数学模型求解方法 22-23 2.3 基于简化线性模型的SRM分析 23-32 2.3.1 电感与转子位置角关系 23-24 2.3.2 电磁转矩分析 24-26 2.3.3 绕组电流分析 26-30 2.3.4 SRM调速特性分析 30-32 2.4 SRM的MATLAB的仿真建模 32-42 2.4.1 SRM驱动系统Simulink建模 32-37 2.4.2 SRM驱动系统Simulink仿真结果 37-42 3 电动汽车用SRM驱动系统的硬件设计 42-68 3.1 SRM驱动控制器的主要功能及设计要求 42 3.2 SRM驱动器的硬件总体设计 42-44 3.3 功率变换器主电路的设计 44-51 3.3.1 常见的主电路 44-47 3.3.2 本系统采用的主电路 47-48 3.3.3 主电路元器件的选型及定额 48-51 3.4 驱动电路的设计 51-56 3.4.1 IGBT驱动器的基本要求 51-52 3.4.2 本系统所采用的IGBT驱动电路 52-56 3.5 检测电路与保护电路的设计 56-60 3.5.1 位置检测器 56-57 3.5.2 电流检测电路 57-59 3.5.3 电压保护电路 59-60 3.6 SRM驱动系统的控制电路设计 60-65 3.6.1 TMS320LF2407A简介 60-62 3.6.2 基于TMS320LF2407A的控制器的硬件设计 62-65 3.7 硬件系统的抗干扰措施 65-66 3.8 实验系统介绍 66-68 4 电动汽车用SRM的软件系统设计 68-81 4.1 程序的总体设计 68 4.2 主程序的设计 68-74 4.2.1 主程序 69 4.2.2 系统及中断初始化子程序 69-70 4.2.3 I/O单元初始化 70-71 4.2.4 转子位置初始化子程序 71-72 4.2.5 ADC初始化子程序 72 4.2.6 捕获单元初始化子程序 72-73 4.2.7 定时器T1初始化子程序 73-74 4.3 中断服务子程序的设计 74-79 4.3.1 采用矢量控制策略的定时器中断服务子程序 74-77 4.3.2 捕获中断服务子程序 77-79 4.4 软件抗干扰设计 79-81 5 结论 81-82 6 参考文献 82-88 7 论文发表情况 88-89 8 致谢 89
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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 电机 > 特殊电机 > 磁阻电机
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