纯电动汽车用交流异步电动机控制器的研究

【摘要】： 20世纪70年代的石油危机和日益严重的环境污染使得汽车技术正经历着动力电气化、燃料多元化等重大技术变革。具有高效节能、低排放或零排放优势的电动汽车受到世界各国的广泛重视,是国际节能环保汽车发展的主要方向。电动汽车的关键技术在于车用特种电机的研制及控制、电池技术、整车技术。本课题基于矢量控制基本原理,采用TI公司DSP控制芯片TMS320LF2407A开发一套基于转子磁链定向的矢量控制变频调速系统。 矢量控制作为一种先进的控制策略,是在电机统一理论、机电能量转换和坐标变换理论的基础上发展起来的,具有先进性、新颖性和实用性的特点。矢量控制基本思想:将交流异步电动机经过坐标变换后等效成直流电动机,而后就像控制直流电动机一样控制交流异步电动机。具体方法就是将交流异步电机的磁链与转矩进行解耦,然后分别设计两者的调节器,然后在进行相应的坐标反变换,以实现对交流电动机的高性能调速。 本课题主要工作包括:在分析交流异步电动机数学模型,矢量变换基本原理及电压空间矢量脉宽调制法(SVPWM)基本原理基础上,完成矢量控制系统的硬件电路设计,完成基于Simulink的系统矢量控制算法仿真,完成矢量控制算法的具体软件实现及初步的整机测试。 【关键词】：矢量控制(VC) 电压空间矢量脉宽调制法(SVPWM) 纯电动汽车用交流异步电动机 TMS320LF2407A
【学位授予单位】：南昌大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TM343
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 第1章 绪论8-11
• 1.1 课题来源、背景和意义8
• 1.2 交流异步电动机控制策略比较8-10
• 1.3 课题研究内容和安排10-11
• 第2章 交流异步电动机的矢量控制算法描述11-28
• 2.1 矢量控制的基本思路11-12
• 2.2 交流异步电动机的多变量非线性数学模型12-16
• 2.2.1 电压方程12-13
• 2.2.2 磁链方程13-15
• 2.2.3 转矩方程15-16
• 2.3 坐标变换和变换矩阵16-20
• 2.3.1 坐标变换的基本思路16-17
• 2.3.2 3/2变换(三相静止坐标—两相静止坐标的变换)17-19
• 2.3.3 2s/2r变换(两相静止坐标—两相旋转坐标的变换)19-20
• 2.4 交流异步电动机在两相坐标系上的数学模型20-22
• 2.4.1 两相任意转速旋转坐标系(mt坐标系)上的数学模型20-21
• 2.4.2 两相静止坐标系(αβ坐标系)上的数学模型21-22
• 2.4.3 两相同步旋转坐标系上的数学模型22
• 2.5 SVPWM原理22-28
• 2.5.1 空间矢量的定义22-23
• 2.5.2 电压与磁链空间矢量的关系23-24
• 2.5.3 六拍阶梯波逆变器与正六边形空间旋转磁场24-25
• 2.5.4 电压空间矢量的线性组合与SVPWM控制25-28
• 第3章 矢量控制系统硬件电路设计与实现28-39
• 3.1 系统总体结构28-29
• 3.2 TMA320LF2407A最小系统29-30
• 3.3 主电路设计30-31
• 3.4 检测电路设计31-34
• 3.4.1 定子电流检测电路31-32
• 3.4.2 母线电压检测电路32
• 3.4.3 转速检测电路32-33
• 3.4.4 过电流信号产生电路33-34
• 3.5 驱动电路设计34
• 3.6 PWM输出硬件互锁电路设计34-35
• 3.7 开关电源设计35-36
• 3.8 外围电路设计36-37
• 3.9 实际硬件电路板37-39
• 第4章 矢量控制系统软件设计与实现39-47
• 4.1 系统软件总体结构39
• 4.2 主程序设计39-40
• 4.3 中断服务程序设计40-47
• 4.3.1 定子电流、母线电压采样模块的DSP实现41
• 4.3.2 速度采样模块的DSP实现41
• 4.3.3 转子磁链位置计算模块的DSP实现41-43
• 4.3.4 速度及电流PI调节的DSP实现43-44
• 4.3.5 坐标变换的DSP实现44-45
• 4.3.6 SVPWM的DSP实现45-47
• 第5章 仿真及实验结果47-58
• 5.1 基于Simulink的各个模块的搭建47-52
• 5.1.1 坐标变换模块47-48
• 5.1.2 转子磁链位置模块48
• 5.1.3 PI模块48-49
• 5.1.4 SVPWM波形发生模块49-52
• 5.2 仿真结果52-55
• 5.3 系统调试与实验分析55-58
• 5.3.1 实验对象55
• 5.3.2 实验线路55-56
• 5.3.3 实验结果56-58
• 第6章 全文总结与展望58-59
• 致谢59-60
• 参考文献60-62
• 附录 A 采样子程序代码62-63
• 附录 B 速度采样子程序代码63-64
• 附录 C 磁链位子计算子程序代码64-65
• 附录 D 速度及电流PI调节子程序代码65-66
• 附录 E 坐标变换子程序代码66-67
• 附录 F SVPWM调制子程序代码67-71
• 攻读学位期间的研究成果71

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