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基于TSPWM的车用感应电机控制系统开发
| 论文题名： | 基于TSPWM的车用感应电机控制系统开发 |
| 关键词： | 电动汽车;交流感应电机;共模电压;控制系统;空间矢量脉宽调制 |
| 摘要： | 低速电动车作为电动汽车的一部分，由于其成本低，短途出行方便，近几年备受三四线城镇居民的青睐，市场潜力巨大。驱动电机是电动车的核心部件，其寿命直接影响电动车的成本，进而成为低速电动车生产厂家必须关切的问题。然而，低速电动车所用两电平逆变器在使用空间矢量脉宽调制（SVPWM）时，会在交流感应电机（ACIM）上形成高频交变的共模电压（CMV）。该共模电压会形成轴电流，损坏电机轴承，缩短电机使用寿命。 针对上述问题，论文首先对两电平电压型逆变器的工作原理与其共模电压机理进行分析研究，对矢量控制理论和感应电机的数学模型进行分析；其次，介绍抑制共模电压的三态脉宽调制（TSPWM）的基本原理，提出使逆变器开关损耗最小化的改进TSPWM，阐述TSPWM实现矢量控制的基本方法；然后，在Matlab/Simulink环境下，建立基于TSPWM的ACIM矢量控制仿真模型，通过仿真验证TSPWM及其优化方法应用到ACIM矢量控制系统中的正确性和可行性，并采用基于模型设计和自动代码生成技术进行上层控制策略开发。 对英飞凌XMC4200和DAVE3开发环境作简要介绍，阐述TSPWM与XMC4200结合产生新型PWM信号的方法；利用DAVE3可视化编程APP对ADC、POSIF、MultiCAN通信等模块进行底层驱动开发，在 DAVE3中完成上层控制策略与底层驱动的集成；对以XMC4200为核心的电机控制器的主要电路进行设计，包括电源电路、JTAG调试接口电路、晶振电路、复位电路、磁电式转速传感器信号处理电路、相电流采样电路、温度与电压采样电路和CAN通信电路，并结合硬件电路开发对应的信号处理程序。 搭建电涡流测功机台架实验平台，进行 SVPWM和TSPWM控制下的感应电机共模电压对比实验以及改进的TSPWM效果实验，并给出实验结果及分析结论；对本文所开发的交流感应电机控制系统进行空载和加载试验。实验结果表明：基于TSPWM的车用感应电机控制系统能够明显抑制感应电机的共模电压；低速能够输出恒定大扭矩，高速时能够以恒功率、高效率持续运行，在较宽的速度范围内均能输出满足电动汽车驱动要求的扭矩，系统具有良好的动力性能，满足低速电动汽车对感应电机控制系统的要求。 |
| 作者： | 倪荣来 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 李军伟 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 山东理工大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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