电动汽车用永磁同步电机控制系统仿真及研究

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1、摘要随着全球经济的快速发展，能源短缺和环境污染已经成为全世界关注的问题。电动汽车的诞生及其发展是石油危机及环境保护要求的必然产物。作为电动汽车关键技术之一，电机驱动及其控制技术的研究具有极其重要的地位。本文以广东工业大学与美国莱特技术有限公司电动汽车联合研发中心大功率永磁同步电机驱动及控制系统的技术攻关为背景，主要从控制理论研究和控制策略仿真两个方面，对永磁同步电机常用的恒压频比控制、矢量控制、直接转矩控制等三种控制策略进行了深入的比较、分析及研究，同时基于TMS320F2812DSP对永磁同步电机的电压

2、空间矢量控制系统的硬件和软件进行初步设计。本文首先通过几种常用驱动电机的性能及其控制系统的比较，突出了永磁同步电机用于电动汽车驱动及控制系统的明显优势和广阔前景。基于空间矢量定义和坐标变换，建立了永磁同步电机在三相静止、两相静止及两相同步旋转等三种坐标系下的数学模型。介绍了正弦脉宽调制技术的原理，对永磁同步电机恒压频比的开环控制系统进行MATLAB仿真，并分析其控制方法的特点及不足之处。然后，为了改善正弦脉宽调制的转矩波动，提出了矢量控制策略。阐述了永磁同步电机转子磁场定向电压空间矢量脉宽调制的原理，采用

3、屯=0的控制策略，基于MATLAB环境，对电流、转速双闭环矢量控制和电压空间矢量控制进行模块化设计和仿真，并将以上两种控制策略进行对比分析，突出了矢量控制的特点。此后，为了提高矢量控制转矩响应的快速性，提出了直接转矩控制的策略。介绍其控制思想及系统结构，利用MATLAB进行仿真，根据仿真结果，将矢量控制与直接转矩控制进行比较分析，突出各自具有的特点。最后，基于TMS320F2812DSP对永磁同步电机电压空间矢量控制系统的硬件及软件进行初步设计，完成了项目的部分工作。本文的研究，为电动汽车用永磁同步电机控

4、制策略提供了理论依据；电压空间矢量控制系统的初步设计，为后续的研发工作奠定了基础，具有一定参考价值。关键词：电动汽车；永磁同步电机：矢量控制；直接转矩控制；仿真；DSP广东工业大学工学硕士学位论文ABSTRACTWiththerapiddevelopmentoftheglobaleconomy,energyshortagesandenvironmentalpollutionhavebecomeaworldwideproblem．ThebirthofelectricvehiclesiStheinevitab

5、leresultfortheoilcrisisandtheenvironmentalprotection．Asoneofthekeytechnologiesofelectricvehicles，motordriveandcontroltechnologyhasanextremelyimportantposition．Inthispaper，underthehigh—powerpermanentmagnetsynchronousmotor’sdriveandcontroltechnologiesresear

6、chbackgroundinGDUT-LEjointR&Dcenter，fromtheaspectsofcontroltheoryandcontrolstrategysimulationofPMSM，ancomprehensivecomparisonandin-depthanalysisandresearchonthethreecontrolstrategiesareelaborated，includingtheconstantratiobetweenvoltageandfrequencycontrol，

7、vectorcontrol，directtorquecontrol，thecharacteristicsofeacharepresented．Simultaneously,basedonTMS320F2812DSP,thehardwareandsoftwareofPMSMvoltagespacevectorcontrolsystemaredesignedpreliminarily．Thenecessaryofthedevelopmentofelectricvehiclesisfirstintroduced

8、inthispaper，theobviousadvantagesandbroadprospectsofthePMSMdriveandcontrolsystemforelectricvehiclesareelaborated．Basedonthedefinitionofspacevectorandthecoordinatetransformation，threedifferentmathematicalmodelsofperma