基于无刷直流电机的电动汽车驱动控制器的研制

论文摘要

在目前全球能源危机和温室效应越来越严重的情况下,电动车(ElectricVehicle)以其无污染、低噪声、效率高,便于操作等优点,越来越受到人们的青睐。本课题与华中科技大学辜承林教授联合,为苏州益高电动车辆制造有限公司设计旅游车无刷电机驱动系统。课题结合现代CPU技术、数字技术和电力电子技术,设计了一款以无位置传感器无刷直流电机为动力的大功率汽车轮毂驱动控制器。本课题采用辜老师设计的“横向磁通无刷直流电动机”为控制对象。论文首先分析了无刷直流电机的数学模型和无位置传感器的反电势过零点检测的基本原理,从整体上对控制系统的各个方面进行了讨论并确定了整体设计方案。在课题中,本人采用DSP 2407A作为控制核心,以功率MOS管为逆变器件,研制出系统硬件,用C语言编制了系统软件。鉴于该课题在大电流等级的无刷直流电机应用中,国内外尚无先例,本项目在开发实验中,对无位置传感器无刷电机的起动和反电势过零检测作了大量的研究工作,取得许多有益的科研实践经验。通过对电机的起动过程和位置检测方法进行的一些有效改进措施,使得电机达到较好的运行性能和操控特性。实验结果表明本项目设计方案有效可行,研制的无位置传感器无刷直流电机控制器达到设计的预期基本性能指标。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 致谢
• 第一章 绪论
• 1.1 课题的研究背景及意义
• 1.2 电动车用电机系统的技术发展概况
• 1.3 无刷直流电动机的概述
• 1.4 无刷直流电动机的主要特征及用途
• 1.5 本文的主要工作及内容安排
• 第二章 无刷直流电动机的工作原理
• 2.1 无刷直流电动机的基本结构
• 2.2 无刷直流电动机的基本工作原理
• 2.3 无刷直流电动机的数学模型
• 2.4 永磁无刷直流电动机的调速原理
• 2.5 反电势过零法检测原理
• 2.6 本章小节
• 第三章 系统总体方案设计
• 3.1 系统的总体构成
• 3.2 无位置传感器转子位置检测方案的选择
• 3.3 无位置传感器起动方法的选取
• 3.4 闭环调速方案设计
• 3.5 系统核心控制器选择
• 3.6 课题设计中的重点与难点
• 3.7 本章小结
• 第四章 系统硬件电路设计
• 4.1 系统总体的硬件构成
• 4.2 逻辑控制板
• 4.2.1 电源
• 4.2.2 开关输入电路
• 4.2.3 脚踏板输入电路
• 4.2.4 接触器吸合电路
• 4.2.5 保护检测电路
• 4.2.6 看门狗与复位电路
• 4.3 功率驱动板
• 4.3.1 预充电电路
• 4.3.2 反电势滤波电路
• 4.3.3 电流检测电路
• 4.3.4 驱动主开关电路
• 4.4 电路板的抗干扰措施
• 4.5 本章小结
• 第五章 系统软件设计
• 5.1 DSP软件开发的流程
• 5.2 软件的总体设计
• 5.3 改进的反电动势过零检测法
• 5.4 电机的起动
• 5.4.1 转子定位
• 5.4.2 同步加速
• 5.5 电机的闭环调速
• 5.5.1 电流环调节子程序设计
• 5.5.2 速度环调节子程序设计
• 5.6 实验结果与分析
• 5.6.1 试验条件
• 5.6.2 实验波形与结果分析
• 5.7 本章小节
• 结束语
• 参考文献