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电动汽车永磁同步电动机控制策略研究

作　者: 邴黎明
导　师: 李新华
学　校: 湖北工业大学
专　业: 电机与电器
关键词: 电动汽车永磁同步电动机矢量控制空间矢量脉宽调制弱磁控制
分类号: TM341
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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引　用: 6次
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内容摘要

电动汽车作为人类解决能源和环境问题的汽车工业新技术,已成为国内外汽车研发的热点。驱动电机是电动汽车中的主要部件,起着至关重要的作用。永磁同步电动机具有高效、高功率密度以及良好的调速性能,成为电动汽车的首选驱动电机。因此,研究永磁同步电动机计算机控制系统具有较高的理论和实际意义。本课题以印度REVA公司电动汽车为背景,研究了电动汽车驱动用永磁同步电动机矢量控制系统。本文首先分析了永磁同步电动机矢量控制的数学模型以及坐标变换理论,并在此基础上构建了基于MATLAB/Simulink的仿真模型,对选用的控制策略进行了仿真,并对仿真结果进行了分析;其次,比较深入地研究了永磁同步电动机的矢量控制策略,包括id = 0控制、最大转矩/电流比控制、恒磁链控制、cos ? =1控制、弱磁控制等,并确定电动汽车处于启动、加速、爬坡等工况下时,采用id = 0控制,在高速路上或短时超车时,采用弱磁控制的策略;再次,对永磁同步电动机起动方法、调节器设计、空间矢量脉宽调制技术(SVPWM)等做了比较深入分析,在DSP开发环境CCS3.1下,采用以C语言和汇编语言混合编程的方式编写了永磁同步电动机矢量控制算法程序,包括电机起动、SVPWM的产生、转速和位置计算、电流采样、PI调节器等系统程序;最后在软硬件设计的基础上进行了驱动系统调试,取得了初步试验结果,为后续的研发工作奠定了良好的基础。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章绪论  9-18
  1.1 电动汽车的发展现状  9-10
  1.2 电动汽车中电动机及其控制系统的应用现状  10-12
  1.3 永磁同步电动机及其控制系统在电动汽车中应用综述  12-14
    1.3.1 永磁同步电动机在电动汽车中的应用现状  12-13
    1.3.2 永磁同步电动机控制系统在电动汽车中的应用现状  13-14
  1.4 永磁同步电动机的无位置传感器控制  14-16
  1.5 课题研究内容和论文安排  16-18
    1.5.1 本文研究内容  16
    1.5.2 论文安排  16-18
第2章永磁同步电动机矢量控制基础及其控制策略  18-33
  2.1 永磁同步电动机矢量控制理论  18-23
    2.1.1 电动机的转矩控制  18
    2.1.2 PMSM 坐标变换  18-21
    2.1.3 PMSM 数学模型  21-23
  2.2 永磁同步电动机控制策略  23-25
  2.3 永磁同步电动机恒转矩控制  25-29
    2.3.1 i_d = 0 控制  25-26
    2.3.2 最大转矩/电流比控制  26-28
    2.3.3 恒磁链控制  28-29
    2.3.4 cosφ = 1 控制  29
  2.4 永磁同步电动机弱磁控制  29-32
    2.4.1 普通弱磁控制  30
    2.4.2 最大输入功率弱磁控制  30-32
  2.5 本章小结  32-33
第3章基于DSP 控制器永磁同步电动机的矢量控制  33-58
  3.1 系统硬件平台  33-36
    3.1.1 主电路  33-34
    3.1.2 检测电路  34-35
      3.1.2.1 电流检测电路  34-35
      3.1.2.2 转速和位置检测电路  35
    3.1.3 电机控制专用DSP（TM5320LF2407A）  35-36
  3.2 系统控制策略  36-37
    3.2.1 基速以下控制策略  36-37
    3.2.2 基速以上控制策略  37
  3.3 系统参数与调节器设计  37-40
    3.3.1 数字PID 算法  38
    3.3.2 积分饱和的防止  38-39
      3.3.2.1 积分分离法  39
      3.3.2.2 遇限削弱积分法  39
    3.3.3 死区设置  39-40
  3.4 永磁同步电动机的起动  40-42
  3.5 永磁同步电动机的矢量控制软件设计  42-56
    3.5.1 程序的整体结构  43
    3.5.2 系统变量的处理  43-46
      3.5.2.1 标么值的选取  43-44
      3.5.2.2 DSP 定点算法  44-46
      3.5.2.3 系统变量Q 值的选取  46
    3.5.3 控制系统的测速方法  46-47
    3.5.4 转速定标  47
    3.5.5 正余弦产生  47-48
    3.5.6 SVPWM 及其数字化实现  48-56
  3.6 本章小结  56-58
第4章永磁同步电动机矢量控制的试验研究  58-73
  4.1 永磁同步电动机矢量控制的仿真试验模型  58-64
    4.1.1 坐标变换模块  58-60
    4.1.2 SVPWM 模块  60-64
  4.2 仿真结果及分析  64-68
    4.2.1 i_d = 0 控制的仿真结果  64-67
    4.2.2 最大转矩/电流比控制与i_d = 0 控制仿真结果比较  67-68
  4.3 永磁同步电动机矢量控制的现场调试及试验  68-72
  4.4 本章小结  72-73
全文总结  73-74
参考文献  74-77
致谢  77-78
附录  78

电动汽车永磁同步电动机控制策略研究

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