混合动力汽车的无位置传感器无刷直流电机控制系统研究

【摘要】： 混合动力汽车作为解决汽车节能、降低排放的汽车工业新技术,具有低污染和低油耗的特点,成为国际、国内汽车发展的新热点。电机、驱动器和控制器作为混合动力汽车中的主要部件,在电动汽车及混合动力电动汽车中起着至关重要的作用,对它们进行研究具有重要的理论意义和现实意义。永磁无刷直流电机具有高效、高功率密度以及良好的调速性能,正逐渐成为电动汽车传动中所使用的首选电机。本论文围绕混合动力汽车用永磁无刷直流电机控制系统的一些问题展开了研究,研究内容分为以下几个部分: 首先,分析几种常用的电机系统并结合作为混合动力汽车驱动电机的要求,指出以无刷直流电机作为混合动力汽车驱动电机的优势。 其次,分析了无刷直流电机系统的基本结构和工作原理,建立其仿真模型,并在Matlab/Simulink下进行系统仿真及控制算法的验证。 第三,对转子位置检测方法进行研究,确定如何在没有位置传感器的情况下准确地检测到转子位置并给出正确的换相信号。 最后,深入研究无刷直流电动机反电势过零检测实现方法。设计一套混合动力汽车用永磁无刷直流电机驱动系统,搭建了无位置传感器控制系统硬件实验平台。 【关键词】：混合动力汽车 无刷直流电机 无位置传感器 电机控制系统
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：TM33
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第1章 绪论11-19
• 1.1 课题研究的背景及研究意义11
• 1.2 国内外混合动力汽车发展现状11-14
• 1.2.1 国外情况11-13
• 1.2.2 国内情况13-14
• 1.3 混合动力汽车及其电机驱动系统概述14-17
• 1.3.1 混合动力汽车的特性14-15
• 1.3.2 混合动力汽车驱动电机系统的特性及性能要求15-16
• 1.3.3 混合动力汽车电机驱动系统的选择16-17
• 1.4 本文研究内容17-19
• 第2章 永磁无刷直流电机结构特点及工作原理19-27
• 2.1 引言19
• 2.2 永磁无刷直流电机发展概况19-21
• 2.3 永磁无刷直流电机系统概述21-23
• 2.3.1 电机本体22
• 2.3.2 转子位置检测22-23
• 2.3.3 控制器23
• 2.4 永磁无刷直流电机的运行原理23-25
• 2.4.1 永磁无刷直流电机工作原理23-24
• 2.4.2 无刷直流电机的导通换相方式24
• 2.4.3 无刷直流电机导通换相原理分析24-25
• 2.5 本章小结25-27
• 第3章 永磁无刷直流电机系统建模与仿真27-37
• 3.1 引言27
• 3.2 永磁无刷直流电机的数学模型27-31
• 3.2.1 电压方程28-29
• 3.2.2 转矩方程29-31
• 3.3 无刷直流电动机调速控制策略31-32
• 3.4 无刷电机系统MATLAB/SIMUlink下建模及仿真32-36
• 3.4.1 系统结构32-34
• 3.4.2 Simulink下无刷电机的模型34
• 3.4.3 Matlab/Simulink下系统仿真结论34-36
• 3.5 本章小结36-37
• 第4章 无位置传感器无刷直流电机转子位置检测方法研究37-46
• 4.1 引言37
• 4.2 传统的有位置传感器的检测方法37-38
• 4.3 无位置传感器的位置检测方法38-44
• 4.3.1 反电动势过零点检测方法的实现39-43
• 4.3.2 反电动势积分法43-44
• 4.3.3 反电动势三次谐波检测法44
• 4.3.4 通过续流二极管间接检测反电动势44
• 4.5 混合动力汽车用无刷直流电机转子位置检测方法44-45
• 4.6 本章小结45-46
• 第5章 电机控制系统的设计与实现46-67
• 5.1 引言46
• 5.2 控制系统的硬件总体结构46-60
• 5.2.1 2407的相关外围电路和接口47-51
• 5.2.2 反电势检测电路51-52
• 5.2.3 系统保护电路52-55
• 5.2.4 电源模块的设计55
• 5.2.5 CAN总线电路55-58
• 5.2.6 SCI串口通讯58
• 5.2.7 驱动逆变电路58-60
• 5.3 软件系统设计60-66
• 5.3.1 软件系统总体设计60-62
• 5.3.2 运行事件子程序62-63
• 5.3.3 电机起动子程序63-64
• 5.3.4 ADC转换子程序64-66
• 5.4 本章小结66-67
• 第6章 实验结果及分析67-72
• 6.1 硬件实物介绍67-69
• 6.2 实验结果分析69-72
• 结论72-74
• 致谢74-75
• 参考文献75-79
• 攻读硕士学位期间发表的论文79

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