BSG混合动力汽车同步电机磁场定向控制系统的研究

【摘要】：节能和减排都是汽车工业能够实现持续发展的重要前提,尤其是近年来石油资源和环境的双重危机,使得这一话题成为了热点。新兴的混合动力汽车在节能和排放上的优越性正逐步体现出来。随着国内大中城市汽车保有量的激增,堵车和红灯所导致的长时间怠速运行,对燃油的消耗和环境的危害程度都在逐渐加大,而BSG(Belt Driven Starter Generator)混合动力技术能很好的解决这个社会各界关注的焦点问题。 论文中首先分析了典型的混合动力汽车的结构特点,概括了混合动力汽车的优点。BSG混合动力技术凭借着对原车改动小、成本低、控制策略相对简单等诸多优点,因而成为了研究的热点。文中针对某款BSG混合动力汽车用同步电机的矢量控制进行了理论研究。给出了转子激磁磁链定向控制的同步电机数学模型。依据空间矢量脉宽调制(SVPWM)技术,建立起矢量控制的理论体系构架,在Simulink环境下建立了电励磁同步电机磁场定向控制系统的仿真模型,并针对该模型进行了大量的仿真和实验。以TI公司的TMS320F2812为核心控制芯片,设计了电机驱动控制器。阐述了控制器硬件设计的检测电路、CAN通信电路、功率驱动电路等功能模块。软件采用模块化设计,给出了软件算法流程。然后简要介绍了实验平台的建设,并对实验平台的功能及组成单元做了相关说明。最后在该实验平台上,对电机驱动控制器及控制算法进行了实验研究。电机控制系统实现了的闭环控制。得到的实验结果和数据为进一步的研究和完善工作打好了基础。 【关键词】：混合动力汽车 电励磁同步电动机 空间矢量脉宽调制 DSP
【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】：2010
【分类号】：U469.72;TM341
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 绪论11-22
• 1.1 选题背景及意义11-12
• 1.2 混合动力汽车种类及其特点12-17
• 1.2.1 混合动力电动汽车HEV 的基本概念12-14
• 1.2.2 串联式混合动力SHEV 的主要组成及特点14-15
• 1.2.3 并联式混合动力PHEV 的组成及特点15-16
• 1.2.4 混联式混合动力组成及特点16-17
• 1.3 BSG 混合动力汽车结构及其特点17-20
• 1.3.1 BSG 混合动力技术17-18
• 1.3.2 BSG 混合动力汽车技术发展现状18-20
• 1.4 BSG 系统的电励磁同步电机及同步电机控制策略20-21
• 1.4.1 BSG 电机选型及基本功能20
• 1.4.2 同步电机调速系统的发展现状20-21
• 1.5 本文研究的主要内容21-22
• 第2章 电励磁同步电机矢量控制基本理论22-33
• 2.1 交流电机的空间矢量22-23
• 2.2 交流同步电机的数学模型23-26
• 2.2.1 磁链方程24
• 2.2.2 电压方程24-25
• 2.2.3 转矩方程25-26
• 2.2.4 运动方程26
• 2.3 磁场定向控制的基本思想26-27
• 2.4 坐标系统及其变换27-30
• 2.4.1 CLARKE 及其逆变换28-30
• 2.4.2 PARK 及其逆变换30
• 2.5 同步电机转子激磁磁链定向控制30-32
• 2.5.1 转子激磁磁链定向控制同步电机数学模型30-31
• 2.5.2 i_(sd)=0 控制方式31-32
• 2.6 本章小结32-33
• 第3章 基于SVPWM 的控制方案的仿真研究33-47
• 3.1 空间电压矢量SVPWM 的基本原理33-35
• 3.2 励磁同步电机矢量控制原理35-36
• 3.3 仿真软件Matlab/Simulink/Power Systerm 简介36-37
• 3.4 同步电机矢量控制仿真模块建立37-43
• 3.4.1 电励磁同步电机模型37
• 3.4.2 坐标变换模块37-39
• 3.4.3 SVPWM 模块39-43
• 3.5 仿真分析43-46
• 3.6 本章小结46-47
• 第4章 电机驱动控制器的软硬件设计47-63
• 4.1 同步电机控制系统总体方案设计47-48
• 4.2 电机驱动系统的控制电路48-50
• 4.2.1 TMS320F2812 DSP 功能及其特点48-49
• 4.2.2 控制系统电源49-50
• 4.3 检测电路50-54
• 4.3.1 电流采样单元50-52
• 4.3.2 位置和速度检测单元52-54
• 4.4 CAN 通信电路54-56
• 4.5 电机驱动主电路56-58
• 4.6 系统软件设计58-62
• 4.6.1 空间矢量调制的DSP 实现58-61
• 4.6.2 系统软件流程61-62
• 4.7 本章小结62-63
• 第5章 电机驱动系统的实验研究63-71
• 5.1 电机驱动控制器的设计63-64
• 5.2 实验台架的搭建64-66
• 5.2.1 实验台架总体结构64-65
• 5.2.2 实验台架组成单元65-66
• 5.3 实验结果及其分析66-70
• 5.4 本章小结70-71
• 结论71-72
• 参考文献72-75
• 攻读学位期间发表的学术论文75-76
• 致谢76

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