用于电动汽车的50KW永磁同步电机驱动系统硬件开发

摘要

随着世界汽车保有量的急剧增长,传统的内燃机汽车对人类环境带来的危害越来越严重,环境保护呼声的高涨和石油储量日益短缺的压力,迫使人们重新考虑未来汽车的动力问题。经过对各种新能源、新燃料的探索,电动汽车成为最主要的选择之一。作为电动汽车关键技术之一,电机驱动及其控制技术的研究具有极其重要的地位。本文以广东工业大学与美国莱特技术有限公司电动汽车联合研发中心大功率永磁同步电机驱动及控制系统的技术攻关为背景,主要从永磁同步电机控制系统硬件平台的建立和实现两个方面。对永磁同步电机的控制系统、驱动系统和电磁兼容方面进行了深入的分析及研究,完成基于TMS320F2406A DSP的电动汽车驱动系统硬件平台的设计。
　　 本文首先通过几种常用驱动电机的性能及其控制系统的比较,突出了永磁同步电机用于电动汽车驱动及控制系统的明显优势和广阔前景。详细分析了永磁同步电机的工作原理及其运行特性,建立了在旋转坐标系下的永磁同步电机数学模型,得出了其电流、电压、磁链和转矩表达式。
　　 然后,设计了电动汽车驱动系统的主电路和滤波电路,在此基础上,设计出控制电路,包括DSP最小系统、电机转子位置检测电路、电机转速测量电路、档位器输入电路和电子油门输入电路,并给出了各组成电路元器件选型的具体依据。在控制电路的设计过程中,采用电机专用控制芯片TMS320LF2406A生成SVPWM信号。设计完成了IGBT功率模块的驱动电路板,包括三相电流的检测和直流母线电压的检测,IGBT的光耦隔离驱动与保护,完成了驱动电路的温度检测与保护电路设计。从整个系统的稳定运行出发,对控制板、驱动板和主电路的电磁兼容性进行分析与设计。
　　 最后,完成了实际电路板的制作,并对系统进行实验测试,最后对实验结果及在实验过程中出现的问题进行了分析与探讨。