车用42V电气系统ISA全数字化控制软硬件研究

摘要

本文研究了现有的14V电气系统升级到42V电压等级时一体化启动发电机(ISA/ISG)的全数字化控制。 文章介绍了汽车电气系统升压的原因以及一体化启动发电机系统的研发现状。ISA系统研究的目标在于研制一套电子控制的电机装置，以一台电机来取代现有汽车电气系统中的启动机电机和交流发电机。本文对该系统的硬件构成进行了详细研究，介绍主功率模块、电机、主电容、吸收回路、CPU等选型设计，并构建了42V电气系统ISA控制器作为研究ISA全数字化矢量控制的基础，本文研究了异步电机空间矢量脉宽调制(SVPWM)算法及其DSP实现。在此基础上，设计了采用空间矢量脉宽调制技术的VVVF控制系统，初步实现ISA的平滑调速，验证了SVPWM算法DSP实现的正确性。为提高ISA系统的静动态特性，分析了全数字化矢量控制中转矩、磁通、转速调节器设计算法，并开发了相应的控制软件。

目录

文摘

英文文摘

第一章概述

1.1汽车电气系统升压的原因

1.2采用42V的原因

1.3 42V电气系统的起源

1.4 42V电气系统的实现方案

1.5一体化启动发电机(ISA/ISG)系统及其研发现状

1.6 42V电气系统实施时间预测

1.7本文的主要工作及章节安排

第二章一体化启动发电机(ISA)系统硬件研究

2.1 ISA系统硬件总体介绍

2.2系统硬件组成

2.3主回路设计

2.3.1 ISA选型

2.3.2主功率模块选型

2.3.3主电容选型

2.3.4吸收回路选型

2.4电机控制器设计

2.4.1 CPU选型

2.4.2 TMS320LF2407AEVM板硬件资源介绍

2.4.3总体设计

2.4.4传感器信号处理电路

2.4.5 PWM驱动电路

2.4.6保护逻辑电路

2.4.7光耦隔离驱动电路

2.4.8控制器电源设计

2.4.9控制器资源定义

2.4.10控制器硬件平台

2.5硬件抗干扰设计

2.6本章小节

第三章异步电机的SVPWM技术以及DSP控制的实现

3.1交流异步电机变压变频调速原理

3.2变压与变频的实现—SPWM与SVPWM

3.3空间矢量脉宽调制(SVPWM)技术

3.3.1基本电压空间向量

3.3.2定子参考电压的映射

3.3.3空间矢量脉宽调制算法

3.3.4 SVPWM逆变器仿真

3.4采用SVPWM技术VVVF控制系统的DSP实现

3.4.1软件设计

3.4.2试验结果及分析

3.5本章小结

第四章42V电气系统ISA全数字化矢量控制研究

4.1异步电机的数学模型

4.2转子磁场定向矢量控制原理

4.3 ISA全数字化矢量控制系统设计

4.4 ISA全数字化矢量控制系统的软件构成

4.5分步实现

4.5.1初始化模块

4.5.2电流采样模块

4.5.3转速计算模块

4.5.4电流模型计算θ

4.5.5矢量变换模块

4.5.6 SVPWM及PI调节模块

4.6软件EMC问题的考虑

4.7本章小结

第五章总结及进一步工作

参考文献

发表文献及申请专利目录

致谢

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