基于DSP的混合动力汽车永磁同步电机控制系统研究

论文摘要

混合动力汽车作为内燃机汽车到纯电动汽车的过渡,在保证整车动力性的前提下,可以降低汽车尾气的排放同时提高燃油的经济性,是目前新节能汽车的主要研究方向。电机及其驱动控制系统作为混合动力汽车的关键零部件,其性能的好坏直接影响整车的动力性能和燃油经济性能,因此对其进行深入研究具有现实意义。本文首先对永磁同步电机的数学模型进行了分析,阐述了Clark和Park坐标变换,在实现对永磁同步电机控制矢量解耦的基础上,深入研究了矢量控制的方法,提出了永磁同步电机定子电流最佳控制策略,设计了永磁同步电机转速闭环控制方案,并且阐述了空间矢量脉宽调制技术的原理。第二,在MATLAB/Simulink环境下,建立永磁同步电机及其控制系统的仿真模型,运用PMSM在恒转矩区和弱磁地区的最优磁场定向控制,开发了利用一种速度环PI控制器实现的电机闭环控制,并针对仿真结果的进行了分析。第三,重点介绍了以DSP2812为核心的永磁同步电机控制系统的硬件和软件的设计,对PMSM的硬件驱动系统进行整体的阐述,然后分别对基于DSP的控制器、定子电流采样与处理单元、位置检测和信号处理单元及保护电路、PMSM驱动控制系统的软件实现方案和软件程序流程图进行详细介绍。最后,搭建了混合动力汽车电机及其驱动控制系统的实验台架,对基于DSP2812的嵌入式开发平台进行模块化编程,进行了PMSM转子定位、AD电流校准启动、转矩闭环及速度闭环的实验研究,通过大量的台架试验,验证了电机驱动闭环控制系统和定子电流最优控制测率的可行性和可靠性,并给出了具体的实验数据和波形。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究的背景及意义
• 1.2 混合动力汽车的分类和发展现状
• 1.2.1 国外混合动力汽车的发展现状
• 1.2.2 国内混合动力车的发展现状
• 1.3 永磁同步电机及其驱动控制策略概述
• 1.3.1 PMSM 与其它电机对比
• 1.3.2 PMSM 的控制方法
• 1.4 本文研究的主要内容
• 第2章 永磁同步电机数学模型及驱动控制原理
• 2.1 PMSM 的数学模型
• 2.1.1 abc 坐标系下PMSM 的数学模型
• 2.1.2 dq0 坐标系下PMSM 的数学模型
• 2.2 PMSM 的矢量控制
• 2.2.1 PMSM 定子电流最佳控制策略
• 2.2.2 PMSM 的速度控制
• 2.3 空间矢量脉宽调制技术（SVPWM）
• 2.4 本章小结
• 第3章 混合动力汽车PMSM 驱动控制系统仿真
• 3.1 PMSM 驱动控制系统的建模
• 3.1.1 坐标变换模块
• 3.1.2 PMSM 的d/q 轴数学模型
• 3.1.3 转矩生成模块
• 3.1.4 转速生成模块
• 3.1.5 SVPWM 生成模块
• 3.1.6 逆变电路模块
• 3.2 仿真结果
• 3.3 本章小结
• 第4章 基于DSP 的PMSM 驱动控制系统软硬件设计及实验研究
• 4.1 PMSM 的硬件驱动系统设计
• 4.1.1 基于DSP 的控制器
• 4.1.2 定子电流采样与处理单元
• 4.1.3 PMSM 位置检测和信号处理单元
• 4.1.4 保护电路
• 4.2 PMSM 控制系统的软件设计
• 4.2.1 控制系统的软件流程
• 4.2.2 SVPWM 的软件实现
• 4.3 实验台架总体结构
• 4.3.1 电机驱动控制器
• 4.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢