电动汽车异步电动机的矢量控制

南京工程学院本科毕业设计（论文）题目：电动汽车异步电机矢量控制研究专业：汽车与轨道交通学院（车辆电子电气）班级：车电气111学号：215110507学生姓名：王蔚指导教师：赵伟军讲师起迄日期：2015.3.2～2015.6.12设计地点：车辆工程实验中心GraduationDesign(Thesis)StudyonthecontrolofelectricvehicleinductionmotorvectorByWeiWangSupervisedbyProf.WeijunZhaoNanjingInstituteofTechnologyJune,2015摘要在日常生活中，在各种各样的领域电动机都被广泛的应用着，人们渐渐地早已离不开电动机。与之相对应的是越来越多的汽车被投入使用，但是传统汽车使用的内燃机在各个方面已经给人类带来了困扰，所以科学家们叫目光投入到用电动机去替代内燃机中去了。纯电动汽车由此应运而生。纯电动汽车一般是使用异步电机作为驱动，控制电机的方式多种多样，此时本文采取矢量控制的方式。本文主要实现了异步电动机的驱动电路的绘制和控制程序的编程。驱动电路的绘制是在protel99SE上完成的。而软件编程则是基于Keil的平台。本文采用STM32F103系列微处理器作为主控制器芯片，设计了以H桥模块、逆变电路模块为主要模块的异步电动机驱动电路，并通过编码器、霍尔电流传感器测量实际的电机运行参数得到反馈系数，编写了以矢量控制方式作为核心算法，电流控制的PWM电压源逆变位控制方式的转差型异步电动机矢量控制系统对三相交流电机进行控制。关键词：电动汽车；异步电机；矢量控制；STM32ABSTRACTInthedailylife,inawidevarietyoffieldsmotoriswidelyused,peoplegraduallycannotgetawayfromthemotor.Withmoreandmorecarsareputintouse,butusingthetraditionalautomobileinternalcombustionengineinallaspectshastohumantroubled,soscientistscalleyesintothemotortoreplaceinternalcombustionengineto.Pureelectricvehiclesthuscameintobeing.Pureelectricvehiclesgenerallyusetheinductionmotorasthedrive,andcontrolthewayofthemotorisvaried,atthistimethispaperadoptsthewayofvectorcontrol..Inthispaper,themainasynchronousmotordrivecircuitdrawingandcontrolprogramprogramming.ThedrivecircuitisdrawnontheProtel99SE.AndsoftwareprogrammingisbasedontheKeilplatform.TheSTM32F103SeriesMCUasthemaincontrollerchip,thedesignoftheH-bridgemodule,invertermoduleasthemainmoduleoftheasynchronousmotordrivecircuit,andtheencoder,theHallcurrentsensormeasuringtheactualoperationparametersofthemotorfeedbackcoefficient,writteninvectorcontrolasthecorealgorithm,currentcontrolPWMvoltagesourceinverterbitcontrolmodeofsliptypeasynchronousmotorvectorcontrolsystemforthree-phaseACmotorcontrol.Keywords：electricvehicle，inductionmotor，vectorcontrol，STM32南京工程学院本科毕业设计（论文）目录第一章绪论..........................................11.1选题的背景及意义............................................11.2电动汽车的分类..............................................11.2.1纯电动汽车.............................................21.2.2混合动力汽车...........................................21.2.3燃料电池汽车...........................................21.3电动汽车电机的选择..........................................31.3.1直流电动机.............................................31.3.2交流电动机.............................................41.4异步电机调速的基本类型......................................4第二章矢量控制基本原理..................................52.1基本概念....................................................52.2矢量控制的坐标变换..........................................72.2.1定子绕组轴系的变换.....................................72.2.2定子轴系的矢量旋转变换.................................92.3按转子磁场定向的异步电机矢量控制系统....................102.4气隙磁场定向的异步电机矢量控制系统.........................102.5定子磁场定向的异步电机矢量控制系统.........................112.6异步电机的矢量控制系统.....................................11第三章空间电压矢量调制SVPWM技术......................133.1SVPWM基本原理..............................................133.2SVPWM法则推导.............................................15第四章硬件部分........................................174.1STM32的最小系统及其配备....................................174.2驱动电路...................................................184.3逆变电路...................................................194.3.1逆变的基本原理........................................194.3.2电压型逆变电路........................................194.3.3电流型逆变电路........................................214.3.4逆变电路的选择........................................224.4反馈型号的采集.............................................234.4.1电流的采集............................................23南京工程学院本科毕业设计（论文）4.4.2转子转速测量..........................................23第五章软件部分........................................255.1STM32F103系类介绍..........................................255.2通过DMA模块的多路ADC采集.................................255.2.1DMA模块..............................................255.2.2ADC模块..............................................265.3PID算法....................................................275.4PWM控制....................................................28第六章结论..........................................336.1论文总结....................................................336.2感想.......................................................33致谢............................................................35参考文献......................................................36附录A：硬件设计原理图与PCB图.....................................37南京工程学院本科毕业设计（论文）第一章绪论1.1选题的背景及意义如今，大街小巷汽车是无处不在，作为一种便利的交通方式，人们早已离不开汽车。但是，如今的大部分汽车都是以内燃机为驱动，内燃机是以柴油和汽油为能源的，这些都是不可再生资源，同时，它又会导致环境污染。环境与能源问题早已被提出。为了解决这些问题，改变汽车的驱动方式，减少内燃机的使用或改变驱动使用能源的新能源汽车被提出。一般来说新能源汽车包括以液化天然气、压缩天然气为燃气的燃气汽车、燃料电池电动汽车（FCEV）、纯电动汽车（BEV）、液化石油气汽车、氢能源动力汽车、混合动力汽车（油气混合、油电混合）太阳能汽车和其他新能源（如高效储能器）汽车等[2]。这些汽车的废气排放较低，且较节约能源。同时它还有震动小，噪声小等优点。因此新能源汽车受到了发达国家的广泛重视，其中电动汽车更是在上世纪70年代被欧美等发达国家研究、发展。近年来，于2003年建立的，一个总部设于美国硅谷的公司生产的特斯拉汽车更是引起广泛的热议。在中国，新能源汽车也得到重视。2011个月，新能源汽车中引入了“第十二个五年计划纲要”。而我国对于电动汽车的重大科技项目研发始于2001年，经由两个五年计划的攻关，加之在奥运会、世博会中的使用和“十城千辆”演示平台的拉动，我国电动汽车生产配置的技术已经从无到有，走入入了持续进步发展状态[3]。到2010底，全国共有二十五个城市加入“十城千辆”节能与新能源汽车示范推广工程，五十多家企业的一百八十四个车型