基于永磁同步电机的电动汽车再生制动系统的研究

摘要

随着大气污染的日益严重，化石能源的日益匮乏，电动汽车作为节能减排的新能源汽车的代表，越来越受到世界的关注。但由于目前电池技术瓶颈的存在，使得电动汽车的续航能力十分有限。而电动汽车的驱动核心——电机，其拥有电动与发电两种特性，若能在汽车的运行过程中合理的运用电机的发电特性便能有效地延长汽车的续航里程。永磁同步电机由于拥有简单的结构、高效率、高功率的优点，被广泛运用在电动汽车上。本文便是以永磁同步电机为驱动电机，对电动汽车的能量再生制动系统进行研究。
　　文章首先对电动汽车的能量再生制动的研究现状进行了介绍，阐述了电机的能量回馈对电动汽车增加续航里程的重要性。然后详细分析了永磁同步电机的数学模型。接着对永磁同步电机的磁场定向矢量控制进行了解释，并对该控制下的永磁同步电机的能量回馈进行了理论分析；通过对电动汽车制动特点的介绍，分析比较了常规的两种电机能量回馈制动策略，提出了一种基于最大允许制动转矩控制的策略，能有效保证能量再生制动的安全性。
　　以TI生产的TMS320F2812芯片为核心，对电动汽车的能量再生制动系统的检测电路、电源电路、保护电路等进行了硬件设计以及对软件实现进行了相关设计。最后运用MATLAB强大的仿真功能，对永磁同步电机的磁场定向控制下的能量回馈制动过程进行仿真分析，验证了理论的正确性；同时对三种电机能量回馈策略进行了仿真比较，更直观地突出各自的优缺点。

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第1章 绪论

1.1课题研究背景与意义

1.2国内外电动汽车回馈制动研究现状

1.3课题研究内容

第2章 永磁同步电机数学模型与控制策略分析

2.1永磁同步电机数学模型

2.2永磁同步电机磁场定向矢量控制

2.3空间电压矢量调制（SVPWM）技术

2.4小结

第3章 能量回馈原理与策略分析

3.1能量再生制动技术的基本原理

3.2电机能量回馈制动策略的分析

3.3电动汽车制动控制策略

3.4 小结

第4章 能量再生制动系统硬件设计

4.1 DSP控制单元

4.2 检测电路

4.3 IPM单元模块

4.4硬件保护电路

4.5 电源模块电路

4.6 串行通讯接口电路

4.7小结

第5章 能量再生制动系统的软件设计

5.1 主程序设计

5.2 数据采集系统软件设计

5.3 能量再生制动模块的软件设计

5.4 软件抗干扰措施

5.5 小结

第6章 系统仿真与分析

6.1 磁场定向控制仿真模型的搭建

6.2 仿真结果分析

6.3 电机能量回馈控制策略模型仿真

6.4 小结

第7章 总结与展望

7.1 总结

7.2 展望

致谢

参考文献

作者在攻读硕士学位期间发表的学术论文