车辆用废气涡轮驱动高速永磁发电机整流稳压控制技术研究

摘要

车辆用废气涡轮驱动高速永磁发电机将汽车发动机排出的废气能量有效的转换为可供汽车用电设备使用的电能，最大程度的利用汽车废气能量，节约了能源，提高了燃料燃烧有效利用率，同时减少热污染及尾气排放，保护了环境，具有广阔的推广前景。
　　描述了发电机转子及定子的结构组成，对发电机的主要参数进行了设计，采用同步电机分析法对发电机进行了数学建模，利用Matlab软件对发电机在不同转速条件下的输出电压进行了仿真分析。
　　通过分析对比目前永磁发电机常用的稳压方式，结合车辆用废气涡轮驱动高速永磁发电机转速变化范围大、输出电压范围宽的特点，采用TMS320 LF2407A芯片为核心数字控制系统、设计出由DSP2407电源供电电路、自动复位电路、JTAG接口电路、滤波电路及晶振电路构成的高速永磁发电机稳压控制系统。
　　运用精密电阻分压法和转速信号传感器分别对控制系统的输出电压和转子转速信号进行了采集，通过对比各种功率开关管的优缺点，确定本系统采用IGBT作为功率开关元件。对IGBT的驱动电路进行了设计，运用Matlab软件对其进行了仿真，验证了驱动电路的可行性。
　　对高速永磁发电机稳压控制系统的主程序、信号控制算法的实现、捕获单元子程序、ADC中断子程序、PWM信号生成子程序进行了设计，并对主程序和子程序进行了调试。
　　设计出由三相整流电路、低通滤波电路、信号采集与A/D转换、DSP信号处理与PWM信号生成及IGBT驱动电路集成的废气涡轮驱动高速永磁发电机的稳压控制电路。仿真结果表明该整流稳压控制电路能够解决汽车废气涡轮驱动高速永磁发电机在宽转速、宽负载范围内输出电压不稳定的问题。

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第一章 绪论

1.1 研究目的及意义

1.2 永磁发电机稳压控制方式综述

1.3 本课题研究的主要内容

第二章 废气涡轮永磁发电机简介及仿真研究

2.1 废气涡轮高速永磁发电装置简介

2.2 高速永磁发电机结构及主要参数的确定

2.3 高速永磁发电机数学模型的建立

2.4 高速永磁发电机Matlab模型

2.5 永磁发电机仿真

2.6 本章小结

第三章 发电机稳压控制系统硬件设计

3.1 控制系统的总体设计

3.2 TMS320LF2407x系列DSP开发板简介

3.3 DSP2407最小硬件系统设计

3.4 电压电流信号采集

3.5 功率驱动电路设计

3.6 电路板可靠性设计

3.7 本章小结

第四章 发电机稳压控制系统软件设计

4.1 DSP软件开发流程设计

4.2 软件实现方案

4.3 CCS集成开发环境

4.4 控制算法的实现

4.5 过流保护中断

4.6 软件设计的抗干扰技术

4.7 本章小结

第五章 程序调试与分析

5.1 CCS的设置

5.2 程序调试

5.3 实验测试及结果分析

5.4 本章小结

第六章 总结与展望

参考文献

致谢

在校期间获得的荣誉及参与的课题与发表的论文