电动车辆感应电机直接转矩控制系统的设计与开发

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电动车辆以车载电池为电源,具有清洁环保、驾乘舒适等优点,是未来汽车工业的发展方向。电动车辆电机控制系统是车辆中的核心部件,对整个车辆的性能发挥起着举足轻重的作用,因此对车辆电控系统的研究和开发具有重要的工程实际意义。在电动车辆驱动控制领域中,由于感应电机在性能、成本、结构等方面的优势,得到了越来越广泛的使用,并且朝着控制精细化的方向发展。   感应电机的直接转矩控制技术是继矢量控制控技术之后发展起来的新型电机控制技术,其直接在定子坐标系观测并控制感应电机的定子磁链和电磁转矩,省去了复杂的坐标变换,具有结构简单、动静态性能优良、易于实现等特点。   目前在直接转矩控制领域理论研究中很多,但系统具体实现较少,本文将重点放在控制系统的设计和实现上,设计和开发了一套满足在电动叉车、电动汽车等场合应用要求的电机控制系统。本文首先从感应电机数学模型和电压源型逆变器数学模型入手,讨论了定子磁链和逆变器开关状态与电压空间矢量的内在关系,详细说明了直接转矩控制系统的定子磁链和电磁转矩的观测和调节控制,在此基础上分析了直接转矩控制基本系统的各部分功能和实现方法。然后使用TI公司高性能浮点DSP芯片TMS320F28335高速运算能力和丰富的片内资源完成了控制系统的软、硬件的设计方案,本课题使用C语言和汇编语言编写了控制程序和应用程序,文中给出了相关程序的软件流程图并一一作了介绍,同时文中给出了主要硬件电路的电路原理图并阐述了其工作原理。   本课题制作了直接转矩控制的感应电机控制器样机,对控制器样机进行了大量实验测试并在实验室现场进行了电机空载和带负载实验。实验结果验证了直接转矩算法的优良性能,表明控制系统基本能够实现电动车辆对感应电机的控制需要,达到了课题要求的研发目标。最后对整个课题的设计和开发进行总结,并对由于时间等原因未进行的研究工作进行了说明。
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