混合动力特种车辆电机驱动系统的研究

摘要

在石油资源日益贫乏的今天，电动汽车已成为各国汽车工业研究的热点。随着电动汽车技术研究的不断深入，对电动汽车电机驱动系统的控制性能要求越来越受高。结合混合动力特种车辆电机驱动系统的研制过程，本文对该系统的硬件电路设计方案、软件控制策略及整车各子系统间的协调工作等方面进行了研究。 本文首先对混合动力系统结构特点进行了简要分析，然后重点对该系统的硬件电路部分的设计进行了详细的阐述，包括三相全桥逆变电路、基于TMS320LF2407A的电机控制单元以及基于2SD106AI—17模块的IGBT栅极驱动电路，并且在设计过程中对该系统的电磁环境进行了科学的分析，采用了合理的EMC设计方法。 其次，利用交流感应电动机的矢量控制策略和电压空间矢量脉宽调制算法(SVPWM)实现了三台电机同时在低速区和高速区的稳定运行以及平滑切换，能够满足车辆对驱动系统的静态和动态性能要求。 再次，对CAN通信模块进行设计调试，并与总线控制器进行协调匹配。满足了整车控制对通信的准确性和实时性要求。 最后，通过整车各项性能测试，考验了该电机驱动系统的可靠性，同时，试验结果也表明，该电机驱动系统符合设计要求，在车上运行时具有良好的静态和动态性能。

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致谢

第一章绪论

1.1课题研究的背景

1.1.1混合动力电动汽车的发展现状

1.1.2混合动力电动汽车的特点

1.2混合动力电动汽车的基本结构

1.2.1串联式结构基本原理

1.2.2并联式结构基本原理

1.2.3混联式结构基本原理

1.2.4复合式结构基本原理

1.3混合动力电动汽车对驱动系统的要求

1.4本论文的主要工作

1.5本章小结

第二章混合动力汽车的电机驱动系统硬件电路的设计

2.1电机驱动系统整体结构设计

2.2逆变器主电路的设计

2.2.1充放电回路的设计

2.2.2直流侧支撑电容器的设计

2.2.3三相逆变桥的设计

2.3基于DSP的电机控制单元的硬件电路设计

2.3.1电流电压采样调理电路设计

2.3.2直流接触器控制信号接口电路设计

2.3.3温度信号测量接口电路

2.3.4总线信号接口电路

2.3.5故障保护接口电路设计

2.3.6基于旋转变压器的位置信号转换电路

2.4 IGBT栅极驱动电路的设计

2.5本章小结

第三章混合动力汽车电机驱动系统控制策略及软件设计

3.1基于矢量控制的控制策略

3.1.1矢量控制的基本原理

3.1.2电机高速运行情况下的控制策略

3.2电压空间矢量SVPWM的DSP实现

3.2.1电压空间矢量的基本原理

3.2.2电压空间矢量SVPWM在DSP中的实现

3.3本章小结

第四章 CAN通信模块的设计与调试

4.1整车CAN通信网络综述

4.2整车CAN通信网络结构

4.3驱动系统CAN模块的设计与实现

4.4本章小结

第五章电机驱动系统的EMC设计

5.1 PCB板的EMC设计

5.1.1电源的EMC设计

5.1.2接地的EMC设计

5.1.3 PCB板的线路的EMC设计

5.2主电路及外围结构的EMC设计

5.2.1滤波电容器的设计

5.2.2开关器件吸收回路的EMC设计

5.2.3系统接地设计

5.2.4传输线路的屏蔽和接地

5.2.5机箱设计

5.3本章小结

第六章系统性能测试及结果分析

6.1单电机台架试验

6.1.1空载试验

6.1.2闭环试验

6.1.3加载试验

6.1.4额定工况下温升试验

6.2三电机联调试验台架

6.3整车性能测试(该测试是在特种车辆专用跑道上完成的)

6.3.1最高车速测试

6.3.2加速性能测试

6.3.3能量回馈测试

第七章结论

参考文献

附录

作者简历