基于DSP的电动汽车交流驱动电机矢量控制研究

随着我国汽车保有量的增长,传统汽车燃料的供需矛盾越来越突出,燃料电池电动汽车具有零排放无污染的突出优点,是治理汽车尾气污染的根本出路和最现实的措施,开发前景十分广阔。驱动电机及其控制系统是电动汽车动力系统中的核心部分。异步电机以其体积小、维护简单、可靠性高等优点在电动汽车中得到了最为广泛的应用。本文主要研究电动汽车交流驱动控制系统,以高性能的嵌入式微处理器为核心,采用异步电机矢量控制算法,设计了一种基于DSP的电动汽车交流驱动电机控制器。主要研究内容如下: 在分析异步电动机数学模型、综述矢量控制理论及其解耦性质的基础上,将异步电动机三相静止坐标系下的各变量变换到两相旋转坐标系下,再利用转子磁场定向技术,使得定子绕组电流磁场分量和转矩分量得到解耦,从而,异步电机的调速性能大大提高。另外,结合电流模型法给出了矢量控制系统结构框图,为构建SVPWM矢量控制系统平台提供了理论依据。 研究了电动汽车驱动力和相应驱动电机功率的计算,并结合电动汽车的实际要求,实现了高、中、低、空、倒五个速度挡位控制及油门输入控制。在Matlab环境中建立了仿真系统,验证这些控制算法,取得了较好的效果。 以一台2.2kw鼠笼式异步电机作控制对象,设计了电动汽车用交流电机矢量控制系统。该系统由以TMS320LF2407A型DSP为核心的弱电电路和以IPM模块为主的强电电路组成。完成档位、油门给定、检测和通讯等模块设计,并使该硬件系统具有一定的抗干扰能力。进行了交流电机控制实验,试验结果验证了硬件电路的可靠性。 利用TI公司的CCS编译环境,采用C语言与汇编语言混合编程实现了电动汽车交流驱动系统矢量控制算法。并且进行编译调试,验证了电压计算、转子磁链观测以及SVPWM输出等子程序的正确性。 通过对电动汽车交流电机驱动系统的研究,将矢量控制方案与DSP控制技术有机的结合,实现了全数字化的电动汽车矢量控制系统。通过实验表明了该系统的有效性和实用性。