电动汽车用开关磁阻电机的控制器研究

本文对电动汽车控制器的硬件电路进行了详细的研究,设计出相应的硬件电路,并对控制软件进行了初步的设计,最后搭建了基于模糊PI调节器的转速环开关磁阻电机调速系统仿真模型,进行了仿真分析,获得了较理想的结果。 文中首先对电动汽车的产生及构成进行了简单的介绍,分析介绍了几种常用的电动汽车用电机优缺点,由于开关磁阻电机具有结构简单坚固、原理简单、启动转矩大、起动电流小、动态响应时间短、调速范围宽和效率高的特点,因此,本调速系统中选用8/6极开关磁阻电机作为电动汽车的驱动电机;并介绍了开关磁阻电机的发展现状,对开关磁阻电机的基本工作原理进行了阐述;在线性模型下,对其数学模型进行了分析,通过对电磁转矩、相电流在运行过程中的影响参数分析,依据开通角、关断角的组合方式不同,得出了开关磁阻电机的两种基本控制策略:基速以下的电流斩波控制和基速以上的角度位置控制。接着依据电动汽车用开关磁阻电机调速系统的控制特点,设计了以TMS320F2812为处理器的控制系统硬件电路,对系统中所用到的外围模块功能进行了简单的介绍,设计了相应的接口电路;在分析了两种常用功率变换电路的基础上,设计出了采用集成芯片驱动IGBT开关管的功率变换器,EXB840内置了各种保护、检测电路,能充分发挥IGBT的性能,实现应用装置的高效能,对电路所用器件及参数进行了分析、选择、计算;同时设计了位置信号检测电路、相电流检测电路、温度检测电路、电流斩波电路、键盘电路、显示电路,设计了由快速光耦HCPL4504构成的用于检测信号输入F2812的隔离电路;并在最后,针对电动汽车的调速系统工作特点对硬件的可靠性要求进行了分析,并提出了相应的改善措施,并已经应用在大多数具体的硬件电路中。 在硬件电路的基础上面设计了实现各种功能的子程序模块;针对开关磁阻电机调速系统的特点设计了转速环的数字模糊PI调节器,模糊PI调节器实现了对F2812的相应寄存器设置,改变了PWM波的占空比,实现了转速的调节;最后搭建了开关磁阻电机基于模糊PI调节器的调速系统仿真模型,验证理论及设计的正确性,当前控制软件只是进行了初步的设计,需要进一步完善。