基于DSP的电动汽车用开关磁阻电机控制系统开发

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为了实现交通运输领域的可持续发展,电动汽车技术已经成为当今及未来很长一段时间内世界各国的发展重点,而作为电动汽车三大关键技术之一的电机驱动技术,也得到了广泛的重视。开关磁阻电机(SRM)具有结构简单、性能优异、成本低和可靠性高等优点,是一种潜力很大的电动汽车用驱动电机,在未来车用电机驱动系统市场占有重要地位。为了改善SRM的转矩脉动和效率问题,促进SRM的应用与推广,本文依托安徽省科技计划项目,对电动汽车用开关磁阻电机驱动系统(SRD)进行研究与开发。首先,根据SRM的结构和基本运行原理,分析产生转矩脉动和电磁噪声的原因;根据电动汽车的复杂工况及其对电机驱动系统的性能要求,总结了电动汽车用SRD系统的关键问题,确定了本研究中SRD系统的控制目标。其次,建立了SRM的数学模型,包括磁链方程、电磁方程和机械方程等;并对电机运行参数和运行特性进行定性的分析,得到相关参数的线性表达式,包括绕组电感和电流等。再者,提出了优化的电动汽车用SRD系统直接瞬时转矩控制策略,包括转速调节、瞬时转矩调节和角度优化等模块,兼顾了SRM的转矩脉动以及效率问题;利用MATLAB/Simulink搭建整个控制系统的仿真模型,验证并优化所设计的控制策略,仿真结果表明所设计的策略能够实现SRM的瞬时转矩闭环控制,在保证动力性的前提下改善了电机的转矩脉动和效率。最后,针对4kW电动汽车用6/4极SRM,基于DSP芯片和CCS软件开发环境,对控制系统进行了软、硬件设计;并对SRD系统进行样机测试和整车试验,进一步测试并优化其性能,试验结果表明所设计的驱动系统能够满足设计的基本性能指标。
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