低速电动汽车交流感应电机控制器设计

摘要

随着不可再生能源的消耗以及汽车尾气排放带来的大气污染影响的加重,出于国家能源安全和环境保护考虑,纯电动汽车由于无污染,能源消耗低等优点,已成为当前研究的热点,而电动汽车的两个关键是电池技术和电机控制系统,受当前电动汽车电池技术发展的限制,提高电机控制系统的性能成为当务之急。针对电机控制系统,交流感应电机由于结构简单,体积小、成本低,功率密度比高等优点,而成为当前电动汽车驱动电机的主流。
　　 本文从低速电动汽车对电机控制器的要求出发,以电动汽车用交流感应电机为基础,建立了感应电机的数学模型。详细分析了矢量控制和空间电压矢量的基本原理,并讨论空间电压矢量的合成方法,同时给出了感应电动机再生制动和弱磁控制方案。通过将矢量控制思想运用于低速电动汽车电机控制系统,使得感应电机的控制性能能与直流电机相媲美。本文以间接转子磁场定向的矢量控制方案为基础,实现了交流感应电机的解耦控制,完成了低速电动汽车驱动系统的设计。
　　 本文采用针对电机控制的专用微处理器dsPIC完成了电机控制系统的硬件电路设计和软件程序的编写,硬件电路包括丌关量检测电路、加速器信号处理电路、MOSFET功率管驱动电路、电机控制系统开关电源电路、转速检测电路、过流保护电路以及矢量控制中起关键作用的电流检测电路等的设计,与传统方案相比较,逆变电路没有采用价格昂贵的IPM智能功率模块,而是采用功率管MOSFET并联方案,大大节约了成本。在设计电路时分析了控制系统的电磁兼容性并给出了相应抗干扰措施。矢量控制系统采用了转速与电流的双闭环控制结构,设计了转速、电流调节器。通过对电动汽车矢量控制系统进行仿真和实验,验证了方案的可行性,具有一定的实用价值,便于推广。