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车用无刷直流电机电子水泵控制系统研究
| 论文题名： | 车用无刷直流电机电子水泵控制系统研究 |
| 关键词： | 汽车电子水泵;冷却系统;直流无刷电机;无位置传感器 |
| 摘要： | 日益严峻的能源与环境问题使得企业对发动机热管理性能的要求不断提升，智能化、信息化已成为发动机冷却系统优化与发展的趋势。高效的发动机热管理技术不仅可以减少冷却损失，还可以以较低成本的减少碳排放。在这个背景下，电子水泵作为汽车冷却系统的关键组成部分，受到了广泛关注。相对于传统的机械水泵与发动机耦合的特性，电子水泵能够按照实际工况调节冷却液温度，实现精确的冷却控制，本文主要研究内容与工作如下： 鉴于无刷直流电机输出效率高、易于控制、稳定可靠的特点，本文将其作为冷却水泵的动力源。针对现有电子水泵通过机械位置传感器获取转子信息，导致水泵系统机械结构复杂、制造成本高、可靠性低的问题，设计了一种基于反电动势叠加法的无位置传感器无刷直流电机控制方案；针对现有电子水泵控制系统研究中对发动机冷却系统考虑不充分的问题，设计搭建了发动机冷却系统一维仿真模型用于更好的模拟系统的冷却过程。 首先，论文就课题的研究背景与意义做了简单阐述，并对电子水泵的基本工作原理、结构功能进行了分析研究。确定了系统的总体控制方案，其中电机调速策略采用速度和电流双闭环控制，水泵温度策略采用模糊控制与定速相结合的分段调速方法。其次，论文分别搭建了电机调速控制系统与发动机冷却系统仿真模型，并通过联合仿真对上述提出的控制策略进行了验证。 采用ST公司STM32F103系列芯片作为主控MCU，硬件电路设计主要包括电源供电电路、电机驱动与逆变电路、电流采样电路、CAN通信电路和反电动势过零检测电路等。使用C语言作为编程语言，根据功能对系统各模块的软件部分进行设计，主要包括总线通讯、故障处理、电机控制等部分。 最后，通过对各模块单元进行软件测试证明了软件单元已满足软件需求，且不会导致任何非期望的行为；搭建了电子水泵系统测试验证平台，通过对系统具体功能测试，验证了程序与功能的一致性。结果表明，电子水泵基本设计功能可以正确运行，对水泵相关研究具有一定的借鉴意义和参考价值。 |
| 作者： | 王顺 |
| 专业： | 工程(车辆工程) |
| 导师： | 雷刚;李亚洲 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆理工大学 |
| 学位年度： | 2023 |
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