电动汽车交流驱动电机矢量控制算法的研究
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随着全球范围内能源枯竭与环境问题的日益严重,电动汽车已逐步受到社会各界的广泛关注,作为电动汽车的一项核心技术,电机驱动控制技术的研究具有重要的现实意义。本文以纯电动客车用异步驱动电机为研究对象,采用转子磁链定向矢量控制作为电机驱动器的控制方案,对异步电机矢量控制原理和实施策略进行了分析与研究。论文的主要工作如下：1.在系统分析异步电动机数学模型和矢量控制基本原理与实现方法的基础上,对矢量控制实现中的坐标变换、磁场定向、电压解耦、转子磁链观测、电压空间矢量调制(SVPWM)等关键技术进行了研究,针对电动机高速运行情况提出了电压轨迹法弱磁控制方案。2.选择采用含电压轨迹的转子磁链定向电压解耦型矢量控制策略,建立了电动汽车异步驱动电动机的矢量控制仿真模型。3.设计了基于TMS320F28335的电机控制器,应用于电动汽车电机驱动,以C语言编程实现了矢量控制算法,驱动电机在多种情况下运行。4.仿真和实验结果表明：电压解耦控制减小了电动机的转矩脉动,电压轨迹弱磁控制具有很快的动态响应,有效提高了电压利用率,说明本文研究的矢量控制策略是有效的,基本满足电动汽车对电机驱动控制器的性能要求。
| 摘要 | 第3-4页 |
| Abstract | 第4页 |
| 目录 | 第6-9页 |
| 第一章 绪论 | 第9-15页 |
| 1.1 背景与研究意义 | 第9-10页 |
| 1.2 电动汽车驱动系统概述 | 第10-12页 |
| 1.3 电动汽车驱动控制器的研究现状 | 第12-13页 |
| 1.4 本文主要内容与章节安排 | 第13-14页 |
| 本章小结 | 第14-15页 |
| 第二章 交流电机变频控制技术的研究 | 第15-19页 |
| 2.1 变频调速控制概述 | 第15页 |
| 2.2 异步电机变频调速的控制策略 | 第15-18页 |
| 2.2.1 恒压频比控制 | 第16-17页 |
| 2.2.2 矢量控制策略(FOC) | 第17-18页 |
| 2.2.3 直接转矩控制(DTC) | 第18页 |
| 本章小结 | 第18-19页 |
| 第三章 矢量控制的原理与策略研究 | 第19-47页 |
| 3.1 坐标变换 | 第19-21页 |
| 3.1.1 三相到两相静止坐标系变换 | 第19-20页 |
| 3.1.2 两相静止到旋转坐标系变换 | 第20-21页 |
| 3.2 异步电动机数学模型 | 第21-25页 |
| 3.2.1 三相静止坐标系下的异步电机模型 | 第22-23页 |
| 3.2.2 两相静止坐标系上的异步电机模型 | 第23-24页 |
| 3.2.3 旋转M、T坐标系上的异步电机数学模型 | 第24-25页 |
| 3.3 电机矢量控制的基本原理 | 第25页 |
| 3.4 磁场定向方式对比 | 第25-28页 |
| 3.4.1 按转子磁链定向的矢量控制 | 第25-26页 |
| 3.4.2 按定子磁链定向的矢量控制 | 第26-27页 |
| 3.4.3 按气隙磁链定向的矢量控制 | 第27-28页 |
| 3.5 电流滞环跟踪与电压解耦控制比较 | 第28-32页 |
| 3.5.1 电流滞环跟踪控制 | 第28-30页 |
| 3.5.2 电压解耦 | 第30-32页 |
| 3.6 直接矢量控制与间接矢量控制 | 第32-34页 |
| 3.6.1 间接矢量控制 | 第32-33页 |
| 3.6.2 直接矢量控制 | 第33-34页 |
| 3.7 转子磁链观测 | 第34-38页 |
| 3.7.1 基于电流模型的转子磁链观测 | 第34-36页 |
| 3.7.2 基于电压模型的转子磁链观测 | 第36-37页 |
| 3.7.3 组合模型的转子磁链观测 | 第37-38页 |
| 3.8 电压空间矢量调制SVPWM | 第38-42页 |
| 3.8.3 空间矢量调制算法 | 第39-40页 |
| 3.8.4 空间矢量调制的实现方法 | 第40-42页 |
| 3.9 高速弱磁控制 | 第42-46页 |
| 3.9.1 弱磁区电动机的运行状态 | 第42-44页 |
| 3.9.2 传统弱磁方法 | 第44-45页 |
| 3.9.3 电压轨迹弱磁法 | 第45-46页 |
| 本章小结 | 第46-47页 |
| 第四章 矢量控制系统仿真 | 第47-53页 |
| 4.1 系统仿真结构 | 第47-48页 |
| 4.2 仿真条件 | 第48-49页 |
| 4.3 主要模块 | 第49-50页 |
| 4.3.1 电压解耦模块 | 第49页 |
| 4.3.2 SVPWM模块 | 第49-50页 |
| 4.3.3 高速弱磁模块 | 第50页 |
| 4.4 仿真结果 | 第50-52页 |
| 4.4.1 电流滞环控制和电压解耦控制对比 | 第50-51页 |
| 4.4.2 传统弱磁和电压轨迹弱磁方法仿真对比 | 第51-52页 |
| 本章小结 | 第52-53页 |
| 第五章 基于TMS320F28335的控制器设计与实现 | 第53-63页 |
| 5.1 控制器的总体设计 | 第53页 |
| 5.2 硬件电路设计 | 第53-56页 |
| 5.2.1 功率电路 | 第53-54页 |
| 5.2.2 辅助电源电路 | 第54页 |
| 5.2.3 控制电路 | 第54-56页 |
| 5.3 软件设计 | 第56-59页 |
| 5.3.1 系统程序架构 | 第56-57页 |
| 5.3.2 主中断程序设计 | 第57-58页 |
| 5.3.3 主要功能模块的软件设计 | 第58-59页 |
| 5.4 实验结果与分析 | 第59-62页 |
| 本章小结 | 第62-63页 |
| 第六章 总结与展望 | 第63-65页 |
| 6.1 总结 | 第63页 |
| 6.2 展望 | 第63-65页 |
| 参考文献 | 第65-68页 |
| 附录 | 第68-71页 |
| 致谢 | 第71-72页 |
| 攻读学位期间发表的学术论文 | 第72页 |
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