【摘要】：電機驅(qū)動系統(tǒng)作為純電動汽車的“心臟”,決定著電動汽車的最高時速、輸出轉(zhuǎn)矩等關(guān)鍵性能。近年來隨著新能源電動汽車產(chǎn)業(yè)的興起,電機驅(qū)動系統(tǒng)控制方法成為研究熱點。本論文從實際需求出發(fā),對適用于電動汽車電機驅(qū)動系統(tǒng)的高性能控制方法及其軟件設(shè)計展開研究,在此基礎(chǔ)上開發(fā)了一款扭矩控制的電機驅(qū)動控制器樣機。首先,為了簡化控制器設(shè)計,提高控制效率,本文在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系上建立了永磁同步電機的電流解耦控制數(shù)學(xué)模型,提出了電機驅(qū)動系統(tǒng)采用矢量控制的總體控制方案。其次,針對于傳統(tǒng)經(jīng)典矢量控制方法直接應(yīng)用于電動汽車電機驅(qū)動系統(tǒng)的不足,本文對矢量控制系統(tǒng)框架下的高性能電流控制方法和高效PWM技術(shù)進行了深入探究。在高效電流控制方法方面,在電機升速過程中使用最大轉(zhuǎn)矩電流比控制、恒轉(zhuǎn)矩控制和最小磁鏈轉(zhuǎn)矩比控制相結(jié)合的方法,基于電壓矢量和轉(zhuǎn)速大小對電流軌跡進行自動控制,有效解決了傳統(tǒng)方法魯棒性差、轉(zhuǎn)矩輸出能力不足、系統(tǒng)調(diào)速范圍窄的缺點;使用電流反饋PI控制器的同時,對其輸出進行前饋和防飽和補償處理,實驗表明這種方法提高了系統(tǒng)的快速響應(yīng)性和抗干擾性。在高效PWM技術(shù)方面,通過對比分析,使用空間電壓矢量脈寬調(diào)制技術(shù)對系統(tǒng)電壓進行調(diào)制,以提高系統(tǒng)的直流電壓利用率,減小輸出轉(zhuǎn)矩脈動。最后,本文綜合提出了一種新穎的滿足電動汽車電機驅(qū)動系統(tǒng)需求的矢量控制系統(tǒng)方案。對于上述控制方案的軟件編寫,和一般的程序設(shè)計不同,本文編制的系統(tǒng)軟件使用由框架層、硬件層及功能模塊層組成的分層軟件架構(gòu),有效降低了軟件模塊耦合,方便了軟件后續(xù)擴展。其中,中斷程序設(shè)計使用兩級嵌套中斷,在完成系統(tǒng)復(fù)雜計算任務(wù)的同時對常見系統(tǒng)故障進行處理,保障了系統(tǒng)控制的實時性和安全性。通過臺架實驗,測試了本課題研制的電動汽車電機驅(qū)動控制器樣機轉(zhuǎn)速輸出、轉(zhuǎn)矩輸出、功率輸出、系統(tǒng)效率等性能特性,試驗結(jié)果表明其滿足了電動汽車電機驅(qū)動系統(tǒng)的基本性能要求。
【圖文】：

圖 1-1 電動汽車控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖電機驅(qū)動系統(tǒng)通過 CAN 總線接收來自整車 ECU 的轉(zhuǎn)矩控制信號，，在電池管理系統(tǒng)供給電能的情況下控制汽車行駛，它是整個電動汽車的動力來源。一般來說，電動汽車電機驅(qū)動系統(tǒng)主要包括控制板、驅(qū)動板、功率板和電機，如圖 1-2 所示。圖 1-2 電機驅(qū)動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖控制板以微控制器 MCU 為核心，主要負責(zé)接收整車控制器給定的轉(zhuǎn)矩信號，旋轉(zhuǎn)變壓器反饋的速度信號、霍爾傳感器反饋的電流信號，然后根據(jù)合適的控制算法計算并發(fā)出控制逆變器換向的開關(guān) PWM 波信號。驅(qū)動板主要實現(xiàn)控制板開關(guān)PWM 波信號從弱電到強電的轉(zhuǎn)換，功率板根據(jù)強電 PWM 波信號打開或關(guān)閉

3圖 1-2 電機驅(qū)動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖控制板以微控制器 MCU 為核心，主要負責(zé)接收整車控制器給定的轉(zhuǎn)矩信號轉(zhuǎn)變壓器反饋的速度信號、霍爾傳感器反饋的電流信號，然后根據(jù)合適的控制計算并發(fā)出控制逆變器換向的開關(guān) PWM 波信號。驅(qū)動板主要實現(xiàn)控制板開WM 波信號從弱電到強電的轉(zhuǎn)換，功率板根據(jù)強電 PWM 波信號打開或關(guān)OSFET 功率開關(guān)器件將車載電池系統(tǒng)的直流電逆變成交流電驅(qū)動車載三相永
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：U469.72

【參考文獻】

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本文編號：2704614