纯电动汽车交流电机控制器的仿真与设计

摘要

在传统汽车行业飞速发展的时代，为了应对燃油汽车带来的环境污染和资源危机问题，新能源汽车技术受到了各国的关注。现阶段的新能源车主要指运用电力作为驱动能源的一类车辆，包括电动车和混合动力车。由于电动车是实现零排放的最佳选择，因此，近几十年来得到了快速的发展。目前，电动车技术的主要难点和重点依然停留在能源系统中电池性能和驱动系统中电机控制这两方面。本文就是以电动汽车的驱动系统中的电机控制系统为研究对象，在众多可选用的电机种类中挑选了适合大功率驱动、结构坚固、功率密度相对小的三相异步交流电机为驱动对象，并设计了相关的驱动方案和实现方法。
　　 作者的研究工作主要包括：
　　 1．通过阅读大量的相关报告、文献，在了解本课题的研究背景和选题意义的基础上，采用网络调研和去相关厂家实地调研两种方式，调研了电动车的发展史和国内外发展现状、电动车驱动系统的发展史、国内电动车电机控制器的发展和存在的一些问题。
　　 2．将普通燃油汽车和电动车多种传动方式相结合，提出了一种适合于大功率电动客车的传动方案，并规定了驱动指标，这些指标均经过实际调研合理选取。根据这些指标完成了电机选择和参数配置。以上都是在设计电动车电机驱动器的必要准备工作。
　　 3．在研究了交流异步电机的控制方法的基础上，选择了控制方案并深入分析了按转子磁链定向的矢量控制方法。根据这种方法的缺陷，重点分析了各种转子磁链观测的特点。
　　 4．根据上一部分的理论分析，构建了电动机双闭环的控制系统。为了验证它的正确性，在MATLAB/SIMULINK中完成了仿真实验。依据矢量控制算法中的电流解耦依赖于不稳定电机的参数特点，运用模糊自适应控制器代替传统的PI控制器，实时在线调整控制参数。并通过仿真对比证实了它具有调量小、响应快的特点。
　　 5．选取了一款在电机控制中性能优越的芯片TMS320F2812DSP，以它为控制核心，完成了包括主电路、驱动电路、控制电路等硬件电路设计和选型工作，设计了电机制动时的能量回馈方案并编写了双闭环控制策略的软件程序。又主要以合众达DSP实验箱为硬件平台，在CCS2.0的环境下对程序进行调试和相关实验。