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电动汽车永磁同步电机驱动控制器的设计

王浩东  
【摘要】:随着世界环境污染的日益严重和能源危机的不断加剧,电动汽车的发展越来越受到人们的关注,众多汽车厂商不断推出新型的电动汽车。近年来,我国在电动汽车领域投入了大量研发和生产,获得多项自主知识产权,促进汽车新能源的推广电动汽车的核心部件是电机驱动系统,其驱动特性决定了车辆行驶的主要性能指标。永磁同步电机具有体积小、控制精度高、转矩密度高、功率因数高、调速范围宽等优点,目前已广泛应用于电动汽车驱动系统。为了充分发挥永磁同步电机的优异性能,需要良好的电机驱动控制技术。本课题以苏州和鑫电气公司的50k W内置式永磁同步电机为被控对象,研制电动汽车永磁同步电机驱动控制器。本文的研究内容如下:本文首先建立了永磁同步电机的数学模型,分析了永磁同步电机的矢量控制原理,并针对电动汽车的应用特点,选择合适的电流矢量控制策略,提出了对输入期望转矩的最大转矩电流比和弱磁控制实现方法。另外,作为矢量控制重要组成部分的空间矢量脉冲宽度调制,本文详细介绍了其原理和实现方法。本文设计了永磁同步电机驱动控制器的硬件电路,主要包括:主控板和驱动板。主控板是系统的控制核心,实现信号采集、数据处理、算法实现、控制输出、对外通信等功能;驱动板接收主控板发来的控制信号,对SVPWM信号进行隔离的功率放大,控制IGBT打开/关断,实现对电机的控制。软件设计在TMS320F28335的CCS3.3环境,基于C语音实现全数字矢量控制算法。最后,基于搭建的电机控制测试平台,对电机及其驱动控制器进行测试验证,并对实验结果进行分析。分析测试结果表明:本文设计的电动汽车永磁同步电机驱动控制器具有可靠性高、调速宽等特点。


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