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电动汽车交流电系统调速控制设计

卢建光  
【摘要】:驱动系统是电动汽车的心脏,也是电动汽车研制的关键技术之一,它直接决定电动汽车的性能。目前驱动控制系统的控制策略主要有矢量控制和直接转矩控制两种,这两种控制方式都具有较好的静动态特性。矢量控制按照旋转磁场等效的原则通过坐标变换将定子电流矢量分解为转子磁场定向的两个直流分量并分别加以控制,从而实现异步电动机磁通和转矩的解耦控制,以达到直流电动机的控制效果。它的诞生使交流变频调速技术大大的迈进了一步,历经几十年的实践中,许多学者进行了大量的工作,经过不断的研究和改进,最终达到了可与直流调速系统相媲美的程度。其不但解决了大型电动汽车对高速领域中大转矩的和大范围内恒定输出功率的运转需求,还解决了以前的电动机体积大的问题。 传统的数字控制系统通常以单片机或微机为核心,而DSP构成的电动机控制系统相对于单片机或微机具有更高的精度和速度,而且存储量大,具有逻辑控制功能和各种中断处理能力,丰富的数字输入输出口、通信口、专用电动机控制PWM输出口,各种控制硬件集成在同一芯片中。这不但能实现电动机控制系统的高性能、低能耗、低成本、广泛的应用范围,更是当代电动机控制发展的重要趋势,对于工业生产、科研技术发展、生产力的提高都有非常重大的意义。 本文设计了一个基于DSP的电动汽车用异步电机矢量控制系统。该系统是基于TI公司的TMS320LF2407A DSP芯片,根据矢量控制,采用电压空间矢量SVPWM技术设计而成。系统硬件部分设计主要是主电路的设计和控制电路的设计。主电路采用典型的交—直—交电压型变频器结构,包括整流电路、滤波电路和逆变电路三部分;控制电路包含两个部分,即TMS320LF2407A DSP核心电路和基于核心电路的外部扩展电路。软件部分设计采用模块化设计,主要包括主程序模块和中断服务子程序模块两部分。这样的一个异步电机矢量控制系统,具有稳定性好、可靠性高、超调量小、抗干扰能力强、灵活易控制等优点。


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