混合动力汽车电力驱动系统研究

【摘要】：混合动力汽车同时装有内燃机和电机两套动力系统，具有低排放、低油耗的特点，有利于缓解当前能源危机和环境污染问题。而电力驱动系统作为混合动力汽车动力源中的关键部分，在混合动力汽车中起着至关重要的作用，对其控制的研究具有重要的理论和现实意义。 为满足混合动力汽车高效率、低排放的性能要求，采用混联式电力驱动系统结构，选用比能量高、使用寿命长的锂离子电池作为电力驱动系统的电源，并选择具有高效、高功率密度以及良好调速性能的永磁同步电机作为电力驱动系统的驱动电机。 在永磁同步电机数学模型的基础上，结合混合动力汽车对电力驱动系统的要求，采用最大转矩/电流、转速过渡弱磁控制和最大转矩电压比三种方式相结合的矢量控制策略，对电力驱动系统进行分区间控制：当汽车启动和加速时，采用最大转矩/电流控制策略；当汽车高速运行时，进入电机恒功率弱磁控制范围，采用转速过渡弱磁控制和最大转矩电压比进行区间控制。仿真结果表明在矢量控制策略的配合下，可以满足混合动力汽车低速时输出较大转矩的要求，实现电机快速启动，在恒功率弱磁控制范围内可以达到较高转速，具有宽广的调速范围，满足混合动力汽车在高速时输出较高功率的性能要求。 基于理论分析，以TMS320F2812为主控芯片设计了电力驱动控制系统，其中硬件部分主要包括：功率驱动主电路、主控电路、检测电路以及系统保护电路等；应用模块化方法设计系统软件部分，包括分析系统主程序、中断服务程序、故障保护程序设计和SVPWM实现程序等。最后基于软件和硬件平台进行实验,得到了部分实验数据及波形，从实验数据及波形可以得出，混合动力汽车电力驱动系统采用永磁同步电机矢量控制策略是有效的，基本满足电力驱动系统的要求。 【关键词】：混合动力汽车 永磁同步电机 矢量控制 控制策略 TMS320F2812
【学位授予单位】：江苏科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：U469.7
【目录】：

• 摘要2-3
• Abstract3-9
• 第1章 绪论9-18
• 1.1 选题的背景和意义9-10
• 1.2 混合动力汽车概述10-14
• 1.3 混合动力汽车电力驱动系统的发展现状14-16
• 1.4 本文研究的主要内容16-18
• 第2章 混联式混合动力汽车电力驱动系统结构18-26
• 2.1 混联式混合动力电力驱动系统构成及运行模式18-19
• 2.2 混联式混合动力汽车电力驱动系统的蓄电池组选择19-20
• 2.3 混联式混合动力汽车电力驱动系统电机选择20-25
• 2.3.1 混联式混合动力汽车对驱动电机基本性能要求20-21
• 2.3.2 混联式混合动力汽车对驱动电机的工作区间的要求21-23
• 2.3.3 混联式混合动力汽车驱动电机的选型23-25
• 2.4 本章小结25-26
• 第3章 永磁同步电机数学模型及其控制策略研究26-50
• 3.1 永磁同步电机的结构与分类26-27
• 3.2 永磁同步电机的数学模型27-35
• 3.2.1 坐标变换27-32
• 3.2.2 永磁同步电机 dq 坐标系上的数学模型32-35
• 3.3 永磁同步电机的矢量控制35-42
• 3.3.1 永磁同步电机矢量控制运行时的电磁关系35-36
• 3.3.2 永磁同步电机矢量控制策略36-42
• 3.4 基于电压空间矢量调制(SVPWM)控制系统的构成42-49
• 3.4.1 电压空间矢量调制43-48
• 3.4.2 SVPWM 控制算法的特点48-49
• 3.5 本章小结49-50
• 第4章 基于 SVPWM 永磁同步电机控制系统仿真50-61
• 4.1 Matlab/Simulink 简介50-51
• 4.2 基于 SVPWM 永磁同步电机控制系统仿真原理51-54
• 4.2.1 仿真系统中的基础仿真模块51-53
• 4.2.2 系统控制策略模块53-54
• 4.3 系统仿真及分析54-60
• 4.4 本章小结60-61
• 第5章 混合动力汽车电力驱动系统设计61-78
• 5.1 电力驱动系统的硬件设计61-69
• 5.1.1 系统功率驱动电路设计62
• 5.1.2 系统的主控电路设计62-65
• 5.1.3 系统检测电路设计65-67
• 5.1.4 系统保护电路设计67-69
• 5.2 系统软件设计69-73
• 5.2.1 控制系统软件流程69-70
• 5.2.2 中断服务程序设计70-71
• 5.2.3 故障保护程序设计71-72
• 5.2.4 SVPWM 软件实现72-73
• 5.3 实验结果及分析73-77
• 5.3.1 实验平台73
• 5.3.2 实验结果分析73-77
• 5.4 本章小结77-78
• 第6章 总结与展望78-79
• 参考文献79-83
• 攻读硕士期间发表的论文83-84
• 致谢84-85
• 详细摘要85-89

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