基于DSP的电动汽车用永磁同步电机驱动系统研究

随着经济的快速发展,人民生活水平的日渐提高,人们对汽车的需求也越来越大。全球性的环境污染和能源危机日益严重,解决这一矛盾的关键就是大力发展电动汽车,尤其对于我国这样一个人口众多而人均资源相对贫乏的发展中国家来说,发展电动汽车事业显得尤为重要。目前各国都花费大量的人力物力财力来进行电动汽车技术方面的研究工作,电动汽车在未来的汽车行业是十分具有发展前景的,是汽车发展的主流趋势。在电动汽车中,电机驱动系统的好坏不仅关系到整车的可靠性和安全性,而且决定着整车动力性能的优劣,所以电机驱动系统对电动汽车来说闲的尤为重要,本文采用具有高能量密度、高效率和较高转矩惯量比的永磁同步电机进行以下工作的研究。 本文首先介绍了国内外电动汽车的发展现状,对比了电动汽车车用电机及其驱动系统,得出表贴式的永磁同步电机作为本文的研究对象,并介绍了永磁同步电机的两种主流的控制方法。接下来在理论上通过坐标变换推导出了永磁同步电机在两相旋转坐标系d-q下的数学模型。在此基础上,介绍了永磁同步电机的矢量控制的相关原理,包括空间电压矢量脉宽调制技术(SVPWM)和四种主要的矢量控制方法。然后介绍了滑模变结构控制的相关理论,并对永磁同步电机矢量控制滑模控制器的设计方法进行了阐述。通过MATLAB软件分别对永磁同步电机矢量控制的转速PI控制和转速滑模变控制进行了仿真,并对这两种控制方法下的仿真结果进行了对比分析,得出滑模控制具有良好的优越性。最后对永磁同步电机的矢量控制系统进行了硬件和软件的设计。硬件电路主要包括控制系统主电路、驱动隔离电路、控制电路和采样电路。在硬件平台的基础上进行软件的设计,主要给出了主程序和中断子程序的结构框图和一些主要模块的编程框图。在此基础上,进行了实验的调试,最后给出了实验结果和波形,验证了基于DSPTMS320F2812的永磁同步电机的矢量控制方法的是正确可行的。