纯电动汽车用永磁同步电机控制器的研究

【摘要】：随着经济的不断发展,石油煤炭等作为主要的能源供应,此类非可再生能源的大量使用,给大气环境造成了严重的污染,纯电动汽车有着绿色环保无污染的显著优点,其发展前景十分广阔。 本文利用永磁同步电机作为电动汽车的驱动电机,基于TMS320F2812核心芯片对永磁同步电机的调速系统进行了深入研究。主要研究内容和创新点如下： 1、首先介绍了永磁同步电机的由来和发展,对国内外永磁同步电机控制器的研究现状进行了概述； 2、依据永磁同步电机的结构及特点构建了数学模型,对比分析多种矢量控制策略,并选定用的class=0矢量控制策略； 3、为改善系统调速性能,依据对滑模变结构控制、模糊控制以及迭代学习算法的分析对比研究,设计出了基于模糊滑模迭代学习控制器以及滑模观测器的无速度传感器矢量控制系统,并完成了对调速系统的硬件以及软件设计； 4、对设计的永磁同步电机调速系统进行了实验验证,其结果表明：滑模观测器可以精确地估计转子转速,用其估算值实现无速度传感器矢量控制系统具有良好的动、静态调速性能,并验证了该方案的可行性。 【关键词】：纯电动汽车 永磁同步电机 矢量控制 迭代学习 滑模观测器
【学位授予单位】：南昌大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：U469.72
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 第一章 绪论8-15
• 1.1 课题来源8
• 1.2 课题的依据、意义8-9
• 1.3 电动汽车用永磁同步电机的发展9-12
• 1.3.1 永磁同步电机的发展及应用9-10
• 1.3.2 永磁同步电机在电动汽车上的应用10-12
• 1.4 电机控制器的研究概况12-13
• 1.4.1 国外电机控制器的研究概况12-13
• 1.4.2 国内电机控制器的研究概况13
• 1.5 本文研究的内容13-15
• 第二章 永磁同步电机原理及矢量控制15-25
• 2.1 永磁同步电机结构及原理15-16
• 2.2 永磁同步电机的数学模型16-19
• 2.2.1 坐标变换16-18
• 2.2.2 PMSM的数学模型18-19
• 2.3 永磁同步电机的基本电磁关系19-21
• 2.3.1 电压极限椭圆19-20
• 2.3.2 电流极限圆20-21
• 2.4 永磁同步电动机的矢量控制21-22
• 2.4.1 矢量控制的起源及发展21-22
• 2.4.2 矢量控制的基本原理22
• 2.5 永磁同步电动机的矢量控制策略22-25
• 2.5.1 直轴电流分量为0控制22-23
• 2.5.2 弱磁控制23-24
• 2.5.3 最大转矩/电流控制24-25
• 第三章 永磁同步电机矢量控制调速系统的设计25-40
• 3.1 滑模变结构控制的基本原理25-28
• 3.1.1 变结构控制25-26
• 3.1.2 滑模变结构控制的基本理论26-28
• 3.2 滑模观测器的设计28-31
• 3.3 模糊滑模迭代学习控制器的设计与仿真31-38
• 3.3.1 模糊控制与滑模控制31-32
• 3.3.2 模糊滑模控制系统的设计32-36
• 3.3.3 模糊滑模迭代学习控制器的设计及仿真36-38
• 3.4 基于滑模观测器的永磁同步电机矢量控制38-40
• 第四章 永磁同步电机矢量控制调速系统的硬件实现40-48
• 4.1 基于TMS320F2812永磁同步电动机调速系统的实现40-41
• 4.1.1 TMS320F2812数字信号处理器40
• 4.1.2 矢量控制调速系统硬件框图40-41
• 4.2 系统主回路设计41-42
• 4.3 测量和保护电路的设计42-44
• 4.3.1 母线电压测量与保护42-43
• 4.3.2 电机的电压电流信号测量43
• 4.3.3 温度采样电路43-44
• 4.4 控制系统电路的设计44-48
• 4.4.1 复位电路44-45
• 4.4.2 电压转换电路45-46
• 4.4.3 系统串口通讯电路46
• 4.4.4 JTAG接口电路46-47
• 4.4.5 光耦隔离电路47-48
• 第五章 无速度传感器的永磁同步电机调速系统的软件设计48-54
• 5.1 软件设计工具48
• 5.2 控制系统软件结构设计48-51
• 5.2.1 系统主循环程序48-50
• 5.2.2 系统初始化50
• 5.2.3 中断服务程序50-51
• 5.3 系统调用子程序51-53
• 5.4 上下位机通讯设计53-54
• 第六章 调速系统仿真实现及实验分析54-63
• 6.1 系统仿真模型54-56
• 6.1.1 坐标转换模块54-55
• 6.1.2 SVPWM生成模块55-56
• 6.2 系统仿真分析56-59
• 6.3 实验分析59-63
• 6.3.1 硬件平台的搭建59-60
• 6.3.2 系统调试60-63
• 第七章 总结与展望63-64
• 致谢64-65
• 参考文献65-68
• 攻读学位期间的研究成果68

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