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电动汽车交流电系统调速控制设计

作　者: 卢建光
导　师: 钟洪声
学　校: 电子科技大学
专　业: 电路与系统
关键词: DSP 矢量控制异步电动机电压空间矢量技术
分类号: U463.6
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 53次
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内容摘要

驱动系统是电动汽车的心脏,也是电动汽车研制的关键技术之一,它直接决定电动汽车的性能。目前驱动控制系统的控制策略主要有矢量控制和直接转矩控制两种,这两种控制方式都具有较好的静动态特性。矢量控制按照旋转磁场等效的原则通过坐标变换将定子电流矢量分解为转子磁场定向的两个直流分量并分别加以控制,从而实现异步电动机磁通和转矩的解耦控制,以达到直流电动机的控制效果。它的诞生使交流变频调速技术大大的迈进了一步,历经几十年的实践中,许多学者进行了大量的工作,经过不断的研究和改进,最终达到了可与直流调速系统相媲美的程度。其不但解决了大型电动汽车对高速领域中大转矩的和大范围内恒定输出功率的运转需求,还解决了以前的电动机体积大的问题。传统的数字控制系统通常以单片机或微机为核心,而DSP构成的电动机控制系统相对于单片机或微机具有更高的精度和速度,而且存储量大,具有逻辑控制功能和各种中断处理能力,丰富的数字输入输出口、通信口、专用电动机控制PWM输出口,各种控制硬件集成在同一芯片中。这不但能实现电动机控制系统的高性能、低能耗、低成本、广泛的应用范围,更是当代电动机控制发展的重要趋势,对于工业生产、科研技术发展、生产力的提高都有非常重大的意义。本文设计了一个基于DSP的电动汽车用异步电机矢量控制系统。该系统是基于TI公司的TMS320LF2407A DSP芯片,根据矢量控制,采用电压空间矢量SVPWM技术设计而成。系统硬件部分设计主要是主电路的设计和控制电路的设计。主电路采用典型的交—直—交电压型变频器结构,包括整流电路、滤波电路和逆变电路三部分;控制电路包含两个部分,即TMS320LF2407A DSP核心电路和基于核心电路的外部扩展电路。软件部分设计采用模块化设计,主要包括主程序模块和中断服务子程序模块两部分。这样的一个异步电机矢量控制系统,具有稳定性好、可靠性高、超调量小、抗干扰能力强、灵活易控制等优点。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
第一章绪论  9-14
  1.1 引言  9-10
  1.2 电动汽车驱动系统  10-12
  1.3 矢量控制  12
  1.4 基于DSP 的电动机控制系统的特点  12-14
第二章异步电动机矢量控制系统原理  14-30
  2.1 异步电动机数学模型的组成  14-17
    2.1.1 电压方程  15-16
    2.1.2 磁链方程  16
    2.1.3 转矩方程  16-17
    2.1.4 电气传动系统的运动方程  17
  2.2 坐标变换和变换矩阵  17-19
    2.2.1 三相—两相变换（3/2 变换）  17-18
    2.2.2 两相—两相变换（2s/2r 变换）  18-19
  2.3 三相异步电动机在两相坐标系上的数学模型  19-22
    2.3.1 异步电动机在两相任意转速旋转坐标系上的数学模型  19-21
    2.3.2 异步电动机在两相同步旋转坐标系上的数学模型  21-22
  2.4 三相异步电动机在两相坐标系上的状态方程  22-24
    2.4.1 ω-Ψr- i s 状态方程  22-23
    2.4.2 ω-Ψs- i s 状态方程  23-24
  2.5 异步电动机矢量控制系统原理  24-30
    2.5.1 矢量控制系统的基本思路  24-25
    2.5.2 按转子磁链定向的矢量控制方程及其解耦控制  25-27
    2.5.3 转子磁链模型  27-28
    2.5.4 带转矩内环的直接矢量控制系统  28-30
第三章电压空间矢量 SVPWM 技术  30-37
  3.1 电压空间矢量SVPWM 技术基本原理  30-34
    3.1.1 电压矢量与磁链矢量的关系  30-31
    3.1.2 基本电压空间矢量与磁链轨迹的关系  31
    3.1.3 t_1 、 t _2和 t_ 0的计算  31-33
    3.1.4 扇区号的确定  33-34
  3.2 电压空间矢量SVPWM 技术的DSP 实现方法  34-37
第四章基于 DSP 的异步电动机矢量控制系统的设计  37-54
  4.1 TI 公司 TMS320C2000 系列 DSP 芯片介绍  37-38
    4.1.1 TMS320C2000 系列DSP 芯片简介  37
    4.1.2 TMS320C2000 系列DSP 芯片的分类和选择  37-38
  4.2 TMS320LF2407A DSP 芯片概况  38-42
    4.2.1 TMS320LF2407A 芯片特点  38-39
    4.2.2 TMS320LF2407A 芯片的总体结构  39-40
    4.2.3 TMS320LF2407A 芯片引脚  40-42
  4.3 异步电动机矢量控制系统的基本组成  42-43
  4.4 系统硬件设计  43-44
    4.4.1 主电路设计  43-44
    4.4.2 控制电路设计  44
  4.5 系统软件设计  44-46
  4.6 矢量控制系统仿真实验  46-53
    4.6.1 基于 POWERLIB 矢量控制系统建模和仿真  46-51
    4.6.2 矢量控制程序调试  51-53
  4.7 小结  53-54
第五章结束语  54-55
致谢  55-56
参考文献  56-57
附录调试程序  57-74

电动汽车交流电系统调速控制设计

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