纯电动汽车多绕组三相异步电机驱动系统研究

【摘要】：近年来，全球以石油为首的不可再生能源日趋减少，我国以雾霾为首的环境污染日趋严重，纯电动汽车作为新能源汽车的一种，以其电池清洁动力源、零排放等优点受到多个国家重视。纯电动汽车驱动控制系统的研究，对新能源汽车产业发展具有重要的现实意义。 本课题结合校企合作项目“纯电动汽车动力系统优化及其控制研究”的需要，对纯电动汽车多绕组三相异步电机驱动系统展开了研究，主要研究内容如下：（1）分析了多绕组异步电机结构和其工作原理，阐述了多绕组电机和单套绕组电机的输出功率关系，同时阐述了多绕组电机在本驱动系统下的多种工作状况。（2）阐述了矢量控制基本原理，分析了多绕组异步电机驱动系统采用矢量控制原理的实用性和可行性；详细论述了多绕组异步电机驱动控制系统工作原理，重点分析了多绕组异步电机在三组电池供电情况下的控制策略，并设计相应的系统硬件和系统软件。（3）针对多绕组异步电机驱动系统进行了MATLAB仿真及实验分析。在实验单组电池驱动传统电机的基础上，实验多组电池在DSP核心控制器下通过多块IGBT驱动板驱动多绕组异步电机，并实现三组电池可任意掉电或者上电，控制器仍能保证电机持续安全工作。 本系统采用多组蓄电池联合供电，矢量控制器产生PWM信号直接并联驱动多组逆变模块，控制多绕组异步电机工作。可有效减少每个电池组所串联锂电池的节数，降低锂电池成组效应，延长电池使用寿命；降低了电源电压，提高了电气安全性，减少触电事故的发生；多电池组供电，多驱动单元并行工作，此冗余设计可提高电动汽车动力系统的可靠性，保障行车安全。对于纯电动汽车驱动系统的研究具有一定的参考价值。 【关键词】：纯电动汽车 多电池组供电 多绕组异步电机 矢量控制 DSP控制器
【学位授予单位】：河南工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TM343;U469.72
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-7
• 目录7-9
• 第一章 绪论9-19
• 1.1 课题研究的背景与意义9-10
• 1.2 电动汽车发展史和国内外研究现状10-14
• 1.2.1 电动汽车发展史10-11
• 1.2.2 国内外研究现状11-14
• 1.2.2.1 混合动力电动汽车研究现状12-13
• 1.2.2.2 燃料电池电动汽车研究现状13
• 1.2.2.3 纯电动汽车研究现状13-14
• 1.3 纯电动汽车驱动控制系统国内外研究现状14-18
• 1.3.1 电动汽车变频驱动技术14-16
• 1.3.2 国外纯电动汽车驱动控制系统的研究现状16-17
• 1.3.3 国内纯电动汽车驱动控制系统研究现状17-18
• 1.4 论文主要研究内容18-19
• 第二章 多绕组异步电机结构和矢量控制原理19-32
• 2.1 主要电动汽车用驱动电机性能比较19-20
• 2.2 多绕组三相异步电机的结构20-23
• 2.3 多绕组三相异步电机的矢量控制原理23-30
• 2.3.1 基本思想23-25
• 2.3.2 坐标变换原理25-28
• 2.3.3 按转子磁链定向的矢量控制原理28-29
• 2.3.4 转子磁链观测技术29-30
• 2.3.4.1 转子磁链观测法概述29-30
• 2.3.4.2 电流转子磁链观测法30
• 2.4 本章小结30-32
• 第三章 多绕组异步电机驱动系统研究32-47
• 3.1 多绕组异步电机驱动系统工作原理32-33
• 3.2 硬件电路设计33-41
• 3.2.1 DSP 控制器核心芯片 TMS320LF2407A33-35
• 3.2.2 IGBT 驱动所需开关稳压源的设计35-36
• 3.2.3 IGBT 及其驱动光耦的选择36-37
• 3.2.4 多路故障检测处理电路37-38
• 3.2.5 CAN 通信电路设计38-39
• 3.2.6 系统采样电路设计39-40
• 3.2.7 控制器 PWM 输出硬件互锁电路设计40-41
• 3.3 系统软件设计41-46
• 3.3.1 系统软件整体设计41-42
• 3.3.2 主程序设计42
• 3.3.3 中断服务程序设计42-43
• 3.3.4 电流电压采样程序43-44
• 3.3.5 CAN 通信程序44-45
• 3.3.6 SVPWM 输出程序45-46
• 3.4 本章小结46-47
• 第四章 多绕组异步电机驱动系统仿真及实验分析47-56
• 4.1 三组电池供电的多绕组异步电机驱动系统仿真47-53
• 4.1.1 逆变器模块47-48
• 4.1.2 矢量控制模块48-49
• 4.1.3 速度控制器49-50
• 4.1.4 电流比较和脉冲产生器模块50
• 4.1.5 仿真结果及其分析50-53
• 4.1.5.1 参数设置50
• 4.1.5.2 仿真分析50-53
• 4.2 三组电池供电的多绕组异步电机实验53-55
• 4.3 本章小结55-56
• 第五章 总结与展望56-57
• 参考文献57-60
• 致谢60-61
• 附录61-63
• 个人简历63

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