混合动力汽车永磁同步电机磁场定向控制系统研究

【摘要】： 混合动力汽车与电动汽车及传统汽车相比,在动力性、经济性等方面具有显著的优势。它同时装有汽油发动机和电动机两套系统,与同档次的汽车相比,混合动力汽车的油耗相应减少,排放可提高至少一个等级,因此成为国内外汽车发展的新热点。永磁同步电机作为其中的动力关键部分,起到了至关重要的作用,对其控制算法的研究具有重要的理论和现实意义。 本文首先概括了混合动力汽车的优点及发展趋势,介绍了国内外混合动力汽车的发展现状。永磁同步电机因其高效、高功率密度以及良好的调速性能,在混合动力汽车中得到广泛的应用,因此也成为本文所采用的电机。本文简单介绍了永磁同步电机及其控制策略的发展现状,在对永磁同步电机理论分析的基础上建立了电机的数学模型。本文依据空间电压矢量脉宽调制的原理,提出了基于空间电压矢量脉宽调制技术的磁场定向控制系统,并在Simulink环境下建立了永磁同步电机磁场定向控制系统的仿真模型,在此模型的基础上进行了大量的仿真研究。同时采用TI公司的TMS320F2812,作为控制芯片设计了硬件控制系统。介绍了硬件控制系统的组成部分,详细阐述了旋转变压器及其解码芯片的工作原理以及在控制系统中的应用。本文还简单介绍了混合动力汽车实验台架的建设,对台架系统的各个组成部分及其功能进行了概述,并且给出软件辅助设计在电机驱动控制器壳体设计中的应用。最后在此实验台架的基础上,结合硬件控制系统做了相应的试验研究,给出了具体的实验波形及数据,并提出了日后工作建议。 【关键词】：混合动力汽车 永磁同步电机 磁场定向控制 仿真
【学位授予单位】：哈尔滨理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TM351
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 绪论11-21
• 1.1 引言11
• 1.2 课题研究的背景和意义11-12
• 1.3 混合动力汽车12-18
• 1.3.1 混合动力汽车简介12-13
• 1.3.2 混合动力汽车分类13-15
• 1.3.3 ISG 混合动力技术15-18
• 1.4 永磁同步电机及其控制策略的发展现状18-20
• 1.4.1 永磁同步电机的发展现状18-19
• 1.4.2 永磁同步电机控制策略的发展现状19-20
• 1.5 本文研究的主要内容20-21
• 第2章 永磁同步电机数学模型及磁场定向控制原理21-33
• 2.1 引言21
• 2.2 永磁同步电机的数学模型21-23
• 2.2.1 参考坐标系21-22
• 2.2.2 永磁同步电机在d-q 坐标系下的模型22-23
• 2.3 磁场定向控制系统的基本原理23-26
• 2.3.1 控制系统的基本原理23-25
• 2.3.2 基于磁场定向控制的传统控制模型25-26
• 2.4 基于空间电压矢量调制(SVPWM)磁场定向控制系统的构成26-27
• 2.5 磁场定向控制空间电压矢量调制27-32
• 2.5.1 SVPWM 简介27
• 2.5.2 SVPWM 的基本原理27-30
• 2.5.3 SVPWM 的实现30-32
• 2.6 本章小结32-33
• 第3章 基于SVPWM 磁场定向控制系统的仿真33-43
• 3.1 引言33
• 3.2 MATLAB/SIMUlink 简介33-34
• 3.3 永磁同步电机磁场定向控制系统仿真原理34-40
• 3.3.1 坐标变换模块35-36
• 3.3.2 Park 逆变换模块36
• 3.3.3 SVPWM 产生模块36-40
• 3.4 仿真波形及结果分析40-42
• 3.5 本章小结42-43
• 第4章 基于SVPWM 磁场定向控制系统硬件设计43-57
• 4.1 引言43
• 4.2 系统的硬件设计43-52
• 4.2.1 TMS320F2812 芯片简介44-45
• 4.2.2 电流检测单元45-46
• 4.2.3 速度与转子位置检测单元46-50
• 4.2.4 驱动电路50-51
• 4.2.5 保护电路51-52
• 4.3 系统的软件设计52-56
• 4.3.1 控制系统的软件流程52-54
• 4.3.2 SVPWM 的软件实现54-56
• 4.4 本章小结56-57
• 第5章 实验结果分析57-65
• 5.1 引言57
• 5.2 控制系统实验台架57-61
• 5.2.1 实验台架总体结构57-58
• 5.2.2 实验台架各个组成部分58-60
• 5.2.3 电机驱动控制器整体设计60-61
• 5.3 实验结果分析61-63
• 5.4 本章小结63-65
• 结论65-66
• 参考文献66-70
• 攻读学位期间发表的学术论文70-71
• 致谢71

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