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电动汽车用开关磁阻电机控制系统的研究与开发

作　者: 李宁
导　师: 康龙云
学　校: 华南理工大学
专　业: 车辆工程
关键词: 开关磁阻电机 电动汽车 控制系统 发电/电动
分类号: TM352
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


电机驱动技术是新能源汽车,特别是纯电动汽车的关键技术,是当今电动汽车工业研究的两个主要方向之一。本文是关于电动汽车电机驱动技术的应用研究,研究中使用的电机为四相8/6极开关磁阻电机。针对此电机,设计了一套新型控制系统,使开关磁阻电机可以分时工作在发电和电动状态。首先,根据开关磁阻电机的结构特点和原理,建立数学模型,明确其在发电和电动状态的工作原理。在此基础上,提出一种可用于电动汽车的开关磁阻电机双向控制系统,确定控制策略,从而实现电动汽车正常行驶状态下的驱动要求以及制动、滑行状态下的能量回馈。其次,在确定控制策略和选择控制方法的基础上,设计实现此控制策略的总体方案,包括硬件的设计和软件的编写及调试。选用H桥式功率变换器主电路,采用电流斩波控制和电压斩波控制两种主要的控制方法,设计驱动电路、信号采集电路和外围保护电路。对应于发电/电动状态的不同能量流动过程,硬件部分采用同一套外围电路,而软件部分则采用不同的方式实现分时控制。最后,对电动汽车用开关磁阻电机控制系统的样机系统进行实验研究,通过对电动和发电状态下实验的结果分析,以验证所设计的驱动系统。分析结果显示系统运行稳定、性能良好,从理论和实践上为电动汽车制动能量的回收提供了实用性的探索。

全文目录


摘要  6-7
Abstract  7-10
第一章 绪论  10-16
  1.1 研究背景及意义  10-11
  1.2 电动汽车技术的发展现状  11-15
    1.2.1 国内外电动汽车的发展  11-12
    1.2.2 电机驱动技术的发展现状  12-13
    1.2.3 开关磁阻电机简介  13-15
  1.3 本课题的主要研究内容  15-16
第二章 开关磁阻电机的基本理论和数学模型  16-26
  2.1 车用驱动电机概述  16-17
    2.1.1 车用驱动电机的性能要求  16
    2.1.2 驱动电机分类  16-17
  2.2 开关磁阻电机的特点  17-21
    2.2.1 开关磁阻电机的性能特点  17-19
    2.2.2 开关磁阻电机的运行特性  19
    2.2.3 开关磁阻电机发电/电动运行原理  19-21
  2.3 开关磁阻电机的数学模型和基本方程  21-25
    2.3.1 理想相电感线性分析  21-22
    2.3.2 磁链特性分析  22-24
    2.3.3 转矩特性分析  24-25
  2.4 本章小结  25-26
第三章 电机驱动系统的控制策略  26-42
  3.1 开关磁阻电机的基本控制方法  26-28
    3.1.1 角度控制法  26
    3.1.2 电流斩波控制  26-27
    3.1.3 电压斩波控制  27-28
  3.2 开关磁阻电机的控制策略  28-29
  3.3 控制系统方案的硬件设计  29-41
    3.3.1 功率主电路的设计  29-33
    3.3.2 驱动电路设计  33-35
    3.3.3 检测电路设计  35-38
    3.3.4 保护电路设计  38-40
    3.3.5 电路优化设计  40-41
  3.4 本章小结  41-42
第四章 电机驱动系统的仿真实验  42-52
  4.1 软件开发环境  42
  4.2 软件控制策略  42-43
  4.3 程序模块化的实现  43-50
    4.3.1 起动子程序  44-45
    4.3.2 换相子程序  45-46
    4.3.3 捕获中断子程序  46-47
    4.3.4 A/D 中断子程序  47-48
    4.3.5 PI 控制  48-49
    4.3.6 电流斩波控制的实现  49-50
  4.4 系统仿真  50-51
  4.5 本章小结  51-52
第五章 驱动系统样机的实验分析  52-60
  5.1 实验装置和检测方法  52-53
  5.2 实验及其结果分析  53-59
    5.2.1 驱动电路可靠性分析  53-54
    5.2.2 对位置信号和换相的验证实验  54-56
    5.2.3 转速响应特性分析  56-57
    5.2.4 电动运行实验  57-58
    5.2.5 互拖发电实验  58-59
  5.3 本章小结  59-60
结论与展望  60-62
参考文献  62-65
附录1 开关磁阻电机参数  65-66
附录2 实验设备图  66-67
攻读硕士期间取得的研究成果  67-68
致谢  68

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 电机 > 特殊电机 > 磁阻电机
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