混合动力电动汽车电机驱动控制系统.doc

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摘 要
能源危机和环境污染这两大问题日益突出，因此开展新型动力汽车已刻不待时。混合动力电动汽车(HEV)凭借其高效、节能、低污染的优势脱颖而出，成为了传统汽车向纯电动汽车的完备过渡，在提高功能效率和降低污染等方面有很好的应用前景。
本文首先介绍了混合动力电动汽车的分类，最终经比较选择了兼有串联式和并联式特点的混联式驱动方式。接着介绍了混合动力电动汽车的多能源动力总成系统的总体方案设计以与混联式驱动系统总体结构。之后，本文选用脉动转矩小、功率密度大、高限制精度的永磁电机（PMSM）作为驱动电机，着重介绍电机驱动限制系统，对电机限制系统的硬件进行了设计。系统硬件接口电路包括主电路，IPM 驱动电路，电流、电压、位置与转速的检测电路等，同时为了系统平安稳定工作，设计了各种故障爱护电路。接下来文中在探讨了永磁同步电机的结构特点、工作原理、数学模型的基础上，对其限制策略进行了分析比较，最终选用将干脆转矩限制（DTC）应用到永磁同步电机限制系统上，设计了 PMSM 的干脆转矩限制框图，并用 MATLAB进行了系统仿真。
本文还提出了一种将模糊限制与神经网络相结合的干脆转矩智能限制方法，并采纳基于蚁群优化算法的神经网络来建立磁链观测器。文中描述了算法的实现过程，最终对其进行仿真试验。仿真表明该算法的有效性，较传统限制系统动态响应加快，转矩脉动变小，稳态性能得到了提高。
关键词：混合动力电动汽车；永磁同步电机；干脆转矩；模糊神经网络；蚁群算法
目 录
摘要
Abstract
1绪论 .............................................................................................................. 1

.......................................................................1

........2

............................................................4

..................................5

混合动力电动汽车中电动机的运用现状 ........................................ 5

混合动力电动汽车用永磁同步电机限制系统的发呈现状 .............. 6

............................................................7

..................................................................................7

2混合动力电动汽车的分类与特点 .................................................................. 9

................................................................9

................................................................. 10

......................................................................... 10

..................................................................... 10

串联混合动力电动汽车的结构与特点
......................................... 10

串联式混合动力电动汽车的限制模式......................................... 11

..................................................................... 12

并联混合动力电动汽车的结构与特点......................................... 12

并联式混合动力电动汽车的限制模式......................................... 13

混联式混合动力电动汽车................................................................. 13

混联式混合动力电动汽车的结构与特点...................................... 13

混联式混合动力电动汽车的限制模式......................................... 14

复合式混合动力电动汽车
................................................................. 14

复合式混合动力电动汽车的结构与特点...................................... 14

复合式混合动力电动汽车的限制模式......................................... 15

混合动力电动汽车各驱动类型的比较............................................... 15

本章小结............................................................................................ 16

3 基于CAN 总线的混合动力电动汽车多能源动力总成限制系统................. 17

引言................................................................................................... 17

CAN 总线多能源动力总成系统方案设计........................................... 18

.................................................. 20

........................................................................................... 21

4 混合动力电动汽车电机驱动限制系统硬件设计......................................... 22

混合电动汽车电机限制系统硬件整体结构 ...................................... 22

主限制器DSP TMS320LF2407A 简述与外围电路设计............... 23

主电路设计................................................................................... 25

主要参量的检测与接口电路.............................................................. 28

电流检测与接口电路 ................................................................... 28

电压检测与接口电路 .................................................................... 29

位置与转速检测与接口电路........................................................ 30

故障检测与爱护电路......................................................................... 33

过流检测爱护电路 ....................................................................... 34

过压欠压检测爱护电路............................................................... 35

过温检测爱护电路....................................................................... 36

故障综合与爱护电路.................................................................... 37

键盘与显示限制电路........................................................................ 38

.............................................................. 39

系统硬件采纳的抗干扰措施 .............................................................. 41

本章小结............................................................................................ 41

5 永磁同步电机的原理与DTC限制与仿真分析........................................... 42

.............................................................. 42

永磁同步电动机的结构特点与工作原理...................................... 42
永磁同步电机的数学模型................................................................. 44

坐标变换...................................................................................... 45

定子电压和磁链方程.................................................................... 46

转矩方程...................................................................................... 48

永磁同步电动机的基本限制策略...................................................... 50

PMSM干脆转矩限制的原理......................................................... 52