电动汽车用开关磁阻电机驱动系统的设计

电动汽车用开关磁阻电机驱动系统的设计作者：王皆庆，王艳，WANGJie-qing，WANGYan作者单位：北京交通大学电气工程学院,北京,100044刊名：机械与电子英文刊名：MACHINERY&ELECTRONICS年，卷(期)：2009，(7)引用次数：0次参考文献(5条)1.李序葆.赵永健电力电子器件及其应用19962.陈明清.温家伶IGBT驱动模块M57962AL的应用研究[期刊论文]-电子工程师2002(11)3.史平君绝缘栅双极晶体管(IGBT)的驱动和保护1996(3)4.张占松.蔡宣三开关电源的原理与设计19995.方宇.邢岩.赵修科基于UC3842的单端反激式隔离开关稳压电源的设计[期刊论文]-电子工程师2002(2)相似文献(10条)1.学位论文杨岳峰电动汽车用开关磁阻电机DSP控制器硬件研制2004该课题作为国家863计划中的重大攻关项目,选用的是开关磁阻电机作为电动汽车的驱动电机.该文首先介绍了电动汽车国内外的现状,并介绍了开关磁阻电机调速系统的构成及其在电动汽车上的应用;对开关磁阻电机的特点和电磁原理进行了阐述,分析了其绕组电流在不同阶段的变化情况以及转矩、功率公式;根据电动汽车驱动系统的特点,研制了该系统所采用的功率变换主电路,对电路的结构和有关参数进行了选择、设计、计算,并且分析了IGBT保护的工作原理,设计了缓冲吸收、过流保护和过热保护电路;针对IGBT的特性,提出了IGBT对驱动模块的要求,对常见的驱动电路模块进行了分析比较,选择了德国SEMIKRON公司的高性能产品SKHI24作为该系统的驱动模块,研制了相应的驱动电路并进行了调试;在电动汽车驱动特性和SRD的控制方式的基础上,提出了该系统所采用的控制策略,对控制器的硬件电路进行了综合设计,研制了DSP各种外围应用电路、采样电路及通信电路等,为了提高电路的可靠性,电路中采取了模拟光耦隔离等抗干扰措施;在天津国家汽车技术研究中心与整车总体进行了联合调试,在试验的基础上给出了系统的绕组电流、电压波形,及转矩转速曲线,并对曲线进行了分析.2.期刊论文王增国.杨玉岗.杨帆开关磁阻电机功率变换器驱动电路研究-煤矿机电2010(1)基于自举式IR2110集成驱动芯片的驱动原理,设计了开关磁阻电机功率变换器驱动电路和相应的开关电源电路,不仅简化了逻辑电路对功率器件的控制要求,而且提高了驱动电路的可靠性,缩小控制板的尺寸.经仿真和实际使用,达到了设计要求.3.学位论文阳细斌基于DSP的车用开关磁阻电机控制系统的研究2008论文介绍了开关磁阻电机调速(SwitchedReluctanceMotorDrive,简称SRD)系统的国内外历史和发展现状,对该系统的基本构成、工作原理和特点进行了阐述。实时而准确的转子位置信息是开关磁阻电机可靠运行的必要前提,但位置传感器的引入会降低SRD系统结构的坚固性,影响系统总体性能,因此研究如何实现无位置检测器的开关磁阻电机系统很有必要。针对其理想的线性化模型进行分析,总结出了影响电机转矩和转速的参数,并针对不同的参数得出不同的控制方法。本论文选用简化磁链法+能量优化方法作为无位置检测方法,以TI公司电机控制专用芯片DSP(TMS320F240)为核心设计了无位置传感器的开关磁阻电动机调速系统,并进行理论研究和实验探索。论文以8/6极0.3KWSRM为研究对象,设计了控制器电路、功率电路和控制软件系统。通过对常用功率变换器的介绍和比较,功率电路选用了最少主开关器件的拓扑结构,主开关器件选用60A/1000V容量的IGBT,其驱动电路选用EXB841驱动模块。论文并对IGBT的保护作了分析,对EXB841的驱动进行了改进。控制系统软件在CC'C2000的环境下采用C语言完成系统各功能函数的编译和调试工作,采用双闭环的控制策略,利用模糊自整定PID算法进行调速控制。实验结果表明本系统设计合理,在控制器、功率电路和软件的支持下,电机能可靠稳定的运行,达到了调速指标的要求。4.学位论文陆锐基于ARM的开关磁阻电机驱动系统设计2008开关磁阻电机是电机技术与现代电力电子技术、微机控制技术相结合的产物，既具有结构简单坚固、成本低、容错能力强，耐高温等优点，又在高度发展的电力电子和微机控制技术的支持下获得了良好的可控性能，目前己经在多个工业部门得到应用。因此，开关磁阻电机在驱动调速领域有着良好的发展前景。本论文在对前人成果的广泛了解和研究基础上，以philip公司生产的LPC2101为主控芯片，充分利用其高速运算能力和面向电机控制的高效控制能力，设计并制作了SRM控制器与系统软件。本文以开关磁阻电机的调速控制策略及其控制实现方法为主要研究内容，对开关磁阻电机的数学模型、功率变换器技术、控制策略、控制方案的实现进行了全面深入的研究。全文的研究工作分为五个部分，第一部分介绍了开关磁阻电机调速系统的构成及基本工作原理，综述了开关磁阻电机的国内外发展现状、特点及研究动向，总结了开关磁阻电机系统存在的技术问题，提出了本文的研究目的和主要研究内容。第二部分引用并讨论了SR电动机的基本数学模型和准线性数学模型，然后基于此重点分析了与电动机运行特性密切相关的相电流波形与转子角位移的函数关系，最后根据课题所关心的控制系统设计，在理论分析的基础上提出了SR电动机控制方案并进行了原理性分析，对SR电动机各个运行阶段的特点进行分析并初步提出控制方案。第三部分对SR电动机调速系统的硬件设计进行了详细说明，主要包括以LPC2101为核心的控制系统的研究与设计，根据SR电机的控制特点，尽可能地开发了LPC2101的硬件资源和软件资源，使控制系统具有很高的控制精度和灵活性，然后对功率变换器进行了设计和制作，分析了各种主电路形式的优缺点，采用了新型IGBT功率管作为主开关元器件，使功率变换器结构得到简化，设计了IGBT的功率驱动电路，并专门设计了电压钳位电路和诸如过压、过流保护等保护单元，保证了整个系统安全可靠地运行，然后分析了SR电动机控制系统位置传感器检测电路设计、电流及电压斩波电路设计、电流检测及保护电路设计等。第四部分主要介绍了系统的总体控制思想，分析了各个运行阶段的控制策略，对控制策略的软件实现进行了设计，并给出了软件实现的具体流程图，直观地体现了软件编程思想。最后，对系统进行了实验研究及分析。目前，该控制系统已调试完毕，基本实现预期功能。本文对以ARM为控制核心的开关磁阻电动机控制系统进行了研究，得出了基于有位置传感器检测的控制方案。针对SR电机的控制特点，充分利用了ARM的硬件资源，采用PID数字调节，发出相通断信号和PWM信号，并和电流、电压等保护信号相结合，实现对主功率元件的通断控制。并且设计了相应的外围硬件检测、保护、控制及人机接口电路，使控制系统结构紧凑，可靠性高；系统的控制软件设计，采用模块化的程序设计方法，增强了系统的可读性及可维护性，实现了一种电压斩波和电流斩波控制相结合的控制方式;结合系统的硬件设计，开发了相应的软件模块，使系统具有完善的保护和控制性能。本系统经过试验，调速范围可达100～2000转/分，效率较高，性能优良，验证了控制思想和控制方法的正确性。5.学位论文王富林电动汽车一拖二SRM控制系统2005本文第一章分析了国际电动汽车的发展历史、现状以及未来的发展趋势和存在的问题，特别对电动汽车驱动系统所用的直流电机、交流感应电机、永磁无刷直流电机和开关磁阻电机进行了对比。第二章全面分析了开关磁阻电机的基础理论，对开关磁阻电机的特点和电磁原理进行了阐述，分析了其绕组电流在不同阶段的变化情况以及转矩、功率公式。第三章根据电动汽车驱动系统的特点，研制了本一拖二SRD系统所采用的功率变换主电路，对电路的结构和有关参数进行了选择、设计、计算；针对IGBT的特性，提出了IGBT对驱动模块的要求，对常见的驱动电路模块进行了分析比较，选择了德国SEMIKRON公司的高性能产品SKHI22B作为本系统的驱动模块，研制了相应的驱动电路并进行了调试；对控制器的硬件电路进行了综合设计，研制了DSP各种外围应用电路、采样电路及通信电路等，为了提高电路的可靠性，电路中采取了模拟光耦隔离等抗干扰措施。第四章在电动汽车驱动特性和SRD系统的控制方式的基础上，提出了本系统所采用的控制策略；本系统采用PI数字调节，发出相通断信号和PWM信号，并和电流、电压等保护信号以及斩波信号相结合，实现对主功率元件的通断控制。编写了控制软件，采用模块化编程，增强了程序的通用性和可读性。第五章在试验的基础上给出了SRD系统的试验结果，并对其进行了分析。第六章对全文进行了总结。6.学位论文江小军开关磁阻电机调速系统研究2006本文介绍了开关磁阻电机调速(SwitchedReluctanceMotorDrive，简称SRD)系统的国内外历史和发展现状，对该系统的基本构成、工作原理和特点进行了阐述。针对其理想的线性化模型进行分析，总结出了影响电机转矩和转速的参数，并针对不同的参数得出不同的控制方法。以8/6极5.5KWSRM为研究对象，设计了控制器电路、功率电路和控制软件系统。控制器电路以TMS320F240为核心，外围包含了实现其它功能的辅助电路。通过对常用功率变换器的介绍和比较，功率电路选用了最少主开关器件的拓朴结构，主开关器件选用60A/1000V容量的IGBT，其驱动电路选用EXB841驱动模块。对IGBT的保护作了分析，对EXB841的驱动进行了改进。控制系统软件在CC'C2000的环境下采用C语言完成系统各功能函数的编译和调试工作，采用双闭环的控制策略，利用模糊自整定PID算法进行调速控制。实验结果表明本系统设计合理，在控制器、功率电路和软件的支持下，电机能可靠稳定的运行，达到了调速指标的要求。7.学位论文信海辉基于TMS320LF2407DSP的开关磁阻电动机调速系统的设计2005开关磁阻电动机调速系统(SRD)以其优良的调速性能日益受到人们的关注.本文主要研究的是基于数字信号处理器(DSP)的5.5kW三相12/8结构开关磁阻电动机(SRM)的控制系统的设计.其中功率变换器部分的设计、开关管的控制与其主电路的计算机软件设计是本文的重点.论文共分为六个部分.第一部分首先介绍了开关磁阻电机调速系统的构成及其在国际国内的发展状况,并对开关磁阻电动机的特点和电磁原理进行了阐述.第二部分和第三部分介绍了SRD系统的控制策略,对控制器的硬件电路进行了设计,控制器采用TI公司的TMS320LF2407DSP为主控单元,发出PWM信号,与检测信号相结合,实现对主功率元件的通断控制,同时还给出了软件设计的简单流程.论文的第四部分讲述本系统所采用的功率变换主电路,对电路的结构和有关元件进行了设计,分析了富士公司的EXB841工作原理与改进措施.第五部分分析了三菱公司的PM75RLA060IPM的功能原理.第六部分着重介绍软件系统设计思路,设计的框图,以及程序的实现.8.学位论文马博基于组合控制方式的开关磁阻电机调速系统的设计与研究2008开关磁阻电机(SwitchedReluctanceMotor，SRM)调速系统融开关磁阻电机与现代电力电子技术、控制技术为一体，兼有异步电机变频调速系统和直流电机调速系统的优点，以其简单的结构及其优良的调速控制性能日益受到人们的关注，显示出强大的市场竞争力。开关磁阻电机调速系统(SwitchedReluctanceMotorDrive，SRD)的设计和研制为已经成为当代电气传动发展的热门课题之一。论文介绍了开关磁阻电机调速系统的发展前景，对开关磁阻电机调速系统的基本构成及特点进行了阐述；详细地分析了开关磁阻电机的特点及工作原理，并以12/8极30KWSRM为研究对象，建立了开关磁阻电机的数学模型；针对其电感、绕组电流和转矩在不同阶段的变化情况，对此电机进行一套调速系统的设计。系统采用双闭环结构的控制策略(外环为速度环，内环为电流环)。速度环采用模糊PI控制算法；电流环采用传统PI控制算法，提出了高速变角度电压斩波一低速定角度电流斩波的组合控制方法。本