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原文传递高速纯电动汽车电机控制器设计

论文题名：	高速纯电动汽车电机控制器设计
关键词：	电动汽车;电驱系统;永磁同步电机;矢量控制;弱磁控制;调速性能
摘要：	近年来，能源危机进一步加剧,政府和市场都更加重视电动汽车，因此纯电动汽车有了广阔的进步空间。适当增加电机驱动系统的研发投入，提升产品性能，可以为企业带来更好的收益。电动汽车的电机比传统燃油机噪音更小、更环保，尤其是在起步和加速时利用电机的线性动力表现出色。电驱系统作为电动汽车电池、电驱和电控三大核心系统之一，其性能与整车性能密切相关。永磁同步电机(PMSM)具有便于安装，噪音及脉动小和扭矩高等优点，更加适用于纯电动汽车的应用。　　首先，论文以永磁同步电机的结构和工作原理为基础，建立了PMSM在不同的控制阶段的三种数学模型。利用电机的参数关系和特点，论文推导出电压、电流、磁链和转矩的表达式。通过对PMSM在三种坐标系的转换过程进行分析，给出了Clark变换、Park变换的过程和转换公式，简化了PMSM的建模和控制。另外还通过分析逆变器形式，扇区判断依据和七段式SVPWM，采取矢量控制结合弱磁控制方式，提高了控制效率，较好解决了电机扩速的需求。　　其次，论文以TMS320F28035芯片为核心设计搭建硬件系统。通过分析控制器的DC-DC电源及功率需求，完成了以LM5085为核心的开关电源设计制作，解决了控制器核心电源大功率宽电压的问题。通过分析逆变器多管并联状态下的驱动能力需求，完成了功率驱动电路设计，提高了逆变器的驱动能力，减小损耗并提高了效率。根据控制器的矢量控制闭环控制策略需求，实现了非接触式大电流检测，完成了其余功能电路设计和控制器的制作和搭建。通过分析电机控制的所需功能和逻辑，把矢量控制作为基本架构，结合PI调节器、弱磁控制、MTPA、SVPWM，完成了控制系统软件的设计和实施。　　最后，以一台额定功率1kW的试验电机作为功能验证对象，完成了控制器的实验室测试，测试结果良好。以一台额定功率8kW的试验电机为控制对象，完成了测试台架环境下的空载和台架测试。测试结果显示，电机在空载时和台架带载测试时均具有良好的调速性能。电机转矩脉动小，响应迅速。控制器达到了预期的设计要求。
作者：	苏志彬
专业：	计算机技术
导师：	张玉璘;李岳炀
授予学位：	硕士
授予学位单位：	济南大学
学位年度：	2020
正文语种：	中文