混合动力电动汽车电机驱动控制研究

【摘要】：能源危机和环境污染这两大问题日益突出,因此开展新型动力汽车已刻不容缓。混合动力电动汽车(HEV)凭借其高效、节能、低污染的优势脱颖而出,成为了传统汽车向纯电动汽车的完美过渡,在提高功能效率和降低污染等方面有很好的应用前景。 本文首先介绍了混合动力电动汽车的分类,最终经比较选择了兼有串联式和并联式特点的混联式驱动方式。接着介绍了混合动力电动汽车的多能源动力总成系统的总体方案设计以及混联式驱动系统总体结构。之后,本文选用脉动转矩小、功率密度大、高控制精度的永磁电机(PMSM)作为驱动电机,着重介绍电机驱动控制系统,对电机控制系统的硬件进行了设计。系统硬件接口电路包括主电路,IPM驱动电路,电流、电压、位置及转速的检测电路等,同时为了系统安全稳定工作,设计了各种故障保护电路。接下来文中在研究了永磁同步电机的结构特点、工作原理、数学模型的基础上,对其控制策略进行了分析比较,最终选用将直接转矩控制(DTC)应用到永磁同步电机控制系统上,设计了PMSM的直接转矩控制框图,并用MATLAB进行了系统仿真。 本文还提出了一种将模糊控制与神经网络相结合的直接转矩智能控制方法,并采用基于蚁群优化算法的神经网络来建立磁链观测器。文中描述了算法的实现过程,最后对其进行仿真实验。仿真表明该算法的有效性,较传统控制系统动态响应加快,转矩脉动变小,稳态性能得到了提高。 【关键词】：混合动力电动汽车 永磁同步电机 直接转矩 模糊神经网络 蚁群算法
【学位授予单位】：辽宁工程技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：U469.72
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 1 绪论10-18
• 1.1 课题研究的背景及意义10-11
• 1.2 电动汽车的发展简史及混合动力电动汽车的国内外的研究概况11-13
• 1.3 混合动力电动汽车的发展趋势13-14
• 1.4 混合动力电动汽车用电机驱动系统的发展现状14-16
• 1.4.1 混合动力电动汽车中电动机的使用现状14-15
• 1.4.2 混合动力电动汽车用永磁同步电机控制系统的发展现状15-16
• 1.5 研究车用电机驱动系统的意义16
• 1.6 本文的主要任务16-18
• 2 混合动力电动汽车的分类及特点18-26
• 2.1 混合动力电动汽车有关定义18-19
• 2.2 混合动力汽车的基本原理19
• 2.3 混合动力汽车的分类19
• 2.4 串联混合动力电动汽车19-21
• 2.4.1 串联混合动力电动汽车的结构与特点19-20
• 2.4.2 串联式混合动力电动汽车的控制模式20-21
• 2.5 并联混合动力电动汽车21-22
• 2.5.1 并联混合动力电动汽车的结构与特点21-22
• 2.5.2 并联式混合动力电动汽车的控制模式22
• 2.6 混联式混合动力电动汽车22-23
• 2.6.1 混联式混合动力电动汽车的结构与特点22-23
• 2.6.2 混联式混合动力电动汽车的控制模式23
• 2.7 复合式混合动力电动汽车23-24
• 2.7.1 复合式混合动力电动汽车的结构与特点23-24
• 2.7.2 复合式混合动力电动汽车的控制模式24
• 2.8 混合动力电动汽车各驱动类型的比较24-25
• 2.9 本章小结25-26
• 3 基于CAN 总线的混合动力电动汽车多能源动力总成控制系统26-31
• 3.1 引言26-27
• 3.2 CAN 总线多能源动力总成系统方案设计27-29
• 3.3 混联式电动汽车驱动系统控制策略29-30
• 3.4 本章小结30-31
• 4 混合动力电动汽车电机驱动控制系统硬件设计31-51
• 4.1 混合电动汽车电机控制系统硬件整体结构31-37
• 4.1.1 主控制器DSP TMS320LF2407A 简述及外围电路设计32-34
• 4.1.2 主电路设计34-37
• 4.2 主要参量的检测及接口电路37-42
• 4.2.1 电流检测与接口电路37-38
• 4.2.2 电压检测与接口电路38-39
• 4.2.3 位置及转速检测与接口电路39-42
• 4.3 故障检测及保护电路42-47
• 4.3.1 过流检测保护电路43-44
• 4.3.2 过压/欠压检测保护电路44-45
• 4.3.3 过温检测保护电路45-46
• 4.3.4 故障综合及保护电路46-47
• 4.4 键盘及显示控制电路47-48
• 4.5 汽车档位油门给定电路设计48-50
• 4.6 系统硬件采用的抗干扰措施50
• 4.7 本章小结50-51
• 5 永磁同步电机的原理及DTC 控制与仿真分析51-72
• 5.1 永磁同步电动机的基本原理51-53
• 5.1.1 永磁同步电动机的结构特点及工作原理51-53
• 5.2 永磁同步电机的数学模型53-59
• 5.2.1 坐标变换54-55
• 5.2.2 定子电压和磁链方程55-57
• 5.2.3 转矩方程57-59
• 5.3 永磁同步电动机的基本控制策略59-66
• 5.3.1 PMSM 直接转矩控制的原理61
• 5.3.2 定子磁链观测器61-62
• 5.3.3 电压空间矢量对定子磁链的影响62-66
• 5.4 PMSM 的DTC 系统结构66-71
• 5.4.1 建模仿真分析68-71
• 5.5 本章小结71-72
• 6 蚁群优化的模糊神经网络直接转矩永磁电机控制系统设计72-83
• 6.1 模糊理论与神经网络结合的必要性72-73
• 6.2 模糊神经网络直接转矩永磁电机控制系统设计73-74
• 6.3 模糊直接转矩控制系统74-77
• 6.4 基于蚁群算法的神经网络在直接转矩中的应用77-81
• 6.4.1 神经网络77-78
• 6.4.2 蚁群算法78-79
• 6.4.3 蚁群神经网络的具体实现过程79-81
• 6.5 仿真结果分析81-82
• 6.6 本章小结82-83
• 结论83-84
• 参考文献84-86
• 作者简历86-88
• 学位论文数据集88-89

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