基于直流无刷电机的电动汽车驱动系统研究

摘要

面对日益严重的环境和能源短缺问题，人们越来越注重无污染的绿色电动车的研制。以直流无刷电动机为驱动基础的环境友好型混合动力汽车和纯电动汽车，不仅提高了汽车的能源效率，而且大大降低了废气排放。电力驱动及控制系统是电动汽车的核心，直流无刷电机因其高效率、高扭矩、低容积，被广泛应用在电动汽车驱动系统中。传统的调速系统采用常规的PID控制算法。它虽然简单、性能稳定、调整方便、可靠性高。但是事实上，大部分调速过程有不同程度的非线性，参数变化和系统数学模型的不确定性。整定PID控制参数相当困难，鲁棒性差，在现场条件下很难把最佳的状态应用于实际生产中。模糊PID控制方法是一个更好的控制方法，可适用于复杂且不明确的模型系统。
　　本文提出了一种模糊PID控制器来控制无刷直流电机，可以提高系统控制鲁棒性和稳定性。并在MATLAB中建立系统仿真模型，通过调整参数，得到满意的控制特性。仿真结果证实该模糊PID控制器比传统的PID控制器具有更好的控制性能。最后设计了以TMS320LF2407A为核心的驱动控制系统，并对其硬件部分进行详细的介绍。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 选题背景和意义

1．2 国内外电动汽车发展现状

1．2．1 国外电动汽车发展现状

1．2．2 国内电动汽车发展现状

1．3 直流无刷电机控制系统研究现状

1．4 主要内容

1．5 本章小结

2 电动汽车驱动系统技术要求分析

2．1 电动汽车驱动系统的特点

2．2 电动汽车驱动性能分析

2．2．1 电动汽车路面行驶受力分析

2．2．2 电动汽车动力性能分析

2．3 电动汽车驱动电机选型

2．3．1 驱动电机功率选择

2．3．2 驱动电机转运远撵

2．3．3 驱动驱动电机选择

2．4 本章小结

3 直流无刷电机的运行原理和数学模型

3．1 直流无刷电机的运行原理

3．1．1 直流无刷电动机的基本结构

3．1．2 直流无刷电机的运行原理

3．2 直流无刷电机的数学模型

3．2．1 宣流无刷电机的基本公式

3．2．2 直流无刷电机的数学模型

3．3 直流无刷电机的转矩脉动

3．3．1 转矩脉动的种类

3．3．2 转矩脉动的解决方法

3．4 本章小结

4 直流无刷电机控制系统与控制技术

4．1 控制系统的的设计方案

4．2 控制策略

4．2．1 PID控制原理

4．2．2 模糊控制

4．2．3 模糊PID控制

4．3 控制技术

4．4 本章小结

5 直流无刷电机控制系统的Matlab仿真与试验

5．1 引言

5．2 直流无刷电机控制系统的仿真实验

5．2．1 直流无刷电机仿真模块

5．2．2 反电动势模块

5．2．3 转矩计算模块

5．2．4 转速计算模块

5．2．5 电流环控制模块

5．2．6 电压逆变器模块

5．3 仿真结果分析

5．4 本章小结

6 直流无刷电机驱动系统硬件和软件设计

6．1 系统总体结构

6．2 电机控制系统核心控制芯片

6．2．1 DSP2407芯片简介

6．2．2 功率驱动芯片的选取

6．3 电机驱动主电路设计

6．3．1 电源电路设计

6．3．2 主电路和缓冲电路

6．3．3 相电流检测电路

6．3．4 转子位置检测电路

6．3．5 欠压检测电路

6．3．6 过流保护电路

6．4 电驱动系统软件设计

6．4．1 系统主程序及各中断处理程序

6．4．2 电流环控制算法子程序

6．4．3 速度环控制算法子程序

6．5 本章小结

7 总结与展望

7．1 总结

7．2 展望

参考文献

致谢

作者简介及读研期间发表论文情况