微型电动汽车用直流无刷电机的驱动器设计

摘要

电动汽车以其在节能和环保方面的巨大优势,己成为世界各国竞相研究的热点,必将成为21世纪重要的交通工具之一。电机驱动系统是电动汽车的心脏,也是电动汽车研制的关键技术之一,它直接决定电动汽车的性能。随着电机调速系统的日益完善和控制算法及相关硬件的不断改进,20世纪90年代以后,无刷直流电机已逐步成为电动汽车驱动电机的主流之一。本文着重分析微型电动汽车驱动器的硬件结构及软件算法,在此基础上对软件算法优化,实现变参数PI算法及新型能量制动算法。该驱动器的核心芯片采用TMS320LF2406芯片,功率开关器件为耐压型MOSFET开关管。硬件设计不仅实现了对电动汽车的驱动,而且还保证了在特殊情况下对DSP的外围硬件电路和驱动电路的硬件保护。软件设计不仅实现了对直流电机的转矩和速度控制,还结合微型电动汽车的功能需求,完成了软启动、PI调速、正反转、停车、过电流和欠电压保护等基本功能。基于实际电动汽车的运行情况,本文在最后提出变参数pi算法和新型能量回馈制动算法实现了电动汽车的稳定变速和制动。

目录

摘要

ABSTRACT

第一章 绪论

1.1 我国电动汽车的行业现状与前景

1.2 电动车用电机性能比较

1.2.1 直流有刷电动机

1.2.2 交流异步电动机

1.2.3 永磁同步电动机

1.2.4 直流无刷电动机

1.3 直流无刷电机的结构

1.4 本文的主要工作

1.5 课题研究的目的及意义

第二章 无刷直流电机的控制方式及数学模型

2.1 无刷直流电机的工作原理

2.2 直流无刷电机常规的三相桥控制策略

2.3 直流无刷电机新型的三相桥控制策略

2.4 两种控制方法的数学模型比较

2.5 小结

第三章 电动汽车驱动器的硬件设计

3.1 电动汽车驱动器的硬件组成

3.2 主回路结构

3.2.1 霍尔信号采集处理

3.2.2 R5232 通信模块

3.2.3 模拟信号输入处理

3.2.4 PWM 信号处理电路

3.2.5 三相桥逆变电路

3.2.6 电流检测电路

3.3 微处理器M5320LF2406 DSP 的特点及功能模块

3.3.1 DSP 芯片TM5320LF2406 简介

3.3.2 数字输入输出I/O

3.3.3 事件管理器EV

3.3.4 模数转换（ADC）模块

3.4 小结

第四章 电动汽车驱动器的软件设计

4.1 汽车基本功能的实现

4.2 转子位置检测、PID 调速以及转速计算

4.2.1 转子位置检测

4.2.2 PID 电流环调速

4.2.3 转速计算

4.3 CAN 总线

4.3.1 CAN 总线的优势

4.3.2 CAN 总线的软件实现

4.4 小结

第五章 新型PI 控制及能量回馈制动算法

5.1 改进型PI 算法的研究

5.2 电动汽车直流无刷电机的回馈制动研究

5.2.1 直流无刷电机的运行原理

5.2.2 直流无刷电机的回馈制动原理

5.2.3 数学模型下的能量回馈

5.2.4 能量回馈制动的实现

5.3 小结

第六章 结论

第七章 总结与展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表论文