电动车用复合结构永磁同步电机控制系统的研究

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1、国内图书分类号：TM351学校代码：10213国际图书分类号：621.313密级：公开工学硕士学位论文电动车用复合结构永磁同步电机控制系统的研究硕士研究生：佟诚德导师：刘勇副教授副导师：郑萍教授申请学位：工学硕士学科：电气工程所在单位：电气工程及自动化学院答辩日期：2009年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TM351U.D.C:621.313DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringRESEARCHONCONTROLSYSTEMOFCOMPOUNDSTRUCTUREPERMANENTMAGNETSYNC

2、HRONOUSMACHINEFORHYBRIDELECTRICVEHICLESCandidate:TongChengdeSupervisor:AssociateProf.LiuYongViceSupervisor:Prof.ZhengPingAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:ElectricalEngineeringAffiliation:SchoolofElectricalEngineeringandAutomationDateofDefence:June,2009Degree-Conferring-I

3、nstitution:HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要复合结构永磁同步电机作为一种新颖的混合动力电动车能量变换部件，能够替代传统的行星齿轮功率分配装置，简化混联式混合动力系统结构，同时也对控制系统提出了新要求。本文首先研究了径向-径向磁通复合结构永磁同步电机的数学模型，根据双转子电机和定子电机的负载特点，确定了系统转矩控制的基本策略，并结合汽车背景给出了转矩参考给定的计算方法。由于复合结构永磁同步电机中双转子电机具有两个转动部件，其电枢相对磁极的位置应为双转子的相对位置，本文介绍了两种双转子电机位置检测方法，并为传统变频器

4、设计了双通道旋转变压器位置检测接口，着重研究了软件求位置差方法检测双转子电机电枢和磁极位置对转速和转矩控制的影响，并证明了方法的可行性。文中设计了复合结构永磁同步电机驱动、控制和通信三个功能模块的硬件和软件。在DSP程序设计中解决了位置检测、速度计算等问题，讨论了旋转变压器相位校正方法，同时为提高DSP片内AD的测量精度，采用了线性校准的方法，最终使用一片DSP同时实现了双转子和定子电机控制。系统外部通信接口由通信模块的ARM控制，为解决DSP和ARM数据共享的问题，采用双口RAM存储二者间的通信数据，系统与外部的总线通信接口为CAN，为此文中规定了CAN通信的数据传输协议。最

5、后，文中分析了复合结构永磁同步电机混合动力系统基本工作模式下的能量流动，并使用设计的控制器完成了相应的工况测试，实验表明复合结构永磁同步电机系统能够在保持输入侧转速-转矩工作点情况下实现输出转速、转矩的独立控制。关键词混合动力电动汽车；复合结构永磁同步电机；控制系统；四象限能量变换--I哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractAsanovelenergytransducerforhybridelectricvehicles,thecompound-structurepermanentmagnetsynchronousmachine(CS-PMSM)isapotential

6、substituteforconventionalplanetarygearunit,whichsimplifiesthehybridelectricsystem.However,thespecialstructureofCS-PMSMalsoputforwardnewrequirementsforitscontrolsystem.Inthispaper,themathematicalmodelofCS-PMSMisanalyzedandthetorquecontrolstrategyispresentedwithregardtodifferentloadcharacteris

7、ticsofthedoublerotormachine(DRM)andthestatormachine(SM).Amethodforcalculatingtorquereferencevaluesisproposedconsideringthecarapplication.AstheDRMhastworotaryparts,thepositionbetweenarmatureandpolesissetbytheinnerandouterrotors.Thehardwareandsoftwar