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混合动力汽车电力驱动系统研究

司文  
【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。


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