轻型电动车用永磁电动机驱动系统设计开题报告

全文总字数：5263字

1. 研究目的与意义（文献综述）

中国特色的汽车工业发展道路在石油资源日益短缺的大背景下，如何减少交通对稀缺资源的大量消耗，发展电动交通工具，特别是促进发展电动汽车（ev）是世界性的重大课题。提供一种性能较好，同时又可以遮风挡雨的廉价型低费用的清洁交通工具，作为替代型的私人代步工具具有现实而庞大的市场。轻型电动车（lev）就是目前可见的最有前途的方向之一。基于蓄电池供电的电动汽车因其工作能效高、供能链污染小、技术相对成熟并且易于产业化的优势，受到人们的青睐。

电机驱动系统是电动汽车的心脏，它由电机、功率转化器、控制器、各种检测传感器和电源（蓄电池）组成，其任务是在驾驶员的控制下，高效率地将蓄电池的电量转化为车轮的动能，或者将车轮的动能反馈到蓄电池中。目前应用于电动车驱动的电机主要分为5类：直流电机、开关磁阻电机、感应电机、直流无刷电机、永磁同步电机。

2. 研究的基本内容与方案

设计以一台普通转子表贴式永磁同步电机为对象，主要研究带有直流链路的轻型电动车用永磁电动机驱动系统。在保证直流链路电压恒定的前提下，实现永磁同步电机调速控制。为了验证模型及控制策略的正确性，在Matlab/Simulink 仿真环境下，搭建系统仿真模型进行实时仿真。同时，搭建以DSP为硬件平台的数字控制系统，主要包含主控芯片及其组成的最小系统、直流升压电源模块、逆变器模块等。拟采用方案的结构框图如图1所示。

图1 整体方案结构框图

直流升压部分：主电路拟采用Boost双向DC/DC变换器，主控器件拟采用绝缘栅双极型晶体管IGBT，控制对象是升压变换器的占空比。拟采用双闭环控制，分别是电流环负反馈和电压环负反馈，控制器均采用PI调节器，差值经过相应变换生成脉冲宽度调制信号，改变升压变换器的占空比，使输出电压保持恒定。

表1 直流升压部分

PMSM调速系统：

PWM逆变电路，主电路拟采用6个IGBT组成的三相桥式逆变器。控制对象为逆变器的开关模式，调制方式拟采用空间矢量脉宽调制方式（SVPWM）。反馈得到所需电压矢量，通过扇区判断、确定矢量作用时间和确定矢量切换点，对逆变器开关模式进行调节控制，最后生成PWM波，输送至永磁同步电机。

表2PWM逆变电路

将逆变电路和PMSM看做一个整体，拟采用矢量控制法，id=0控制策略。基本思想是在三相交流电机上模拟直流电机转矩控制的规律，以转子磁链旋转空间矢量为参考坐标，将定子电流矢量分解成产生磁通的励磁电流分量id和产生转矩的转矩电流分量iq，并使两个分量互相垂直，彼此独立，然后分别进行调节，实现转矩控制。当控制 id=0 时，此时定子的全部电流为产生转矩的电流iq，可以把PMSM能够等效成他励直流电动机，定子电枢绕组中只有交轴分量，励磁磁链等于转子永磁体产生的磁链且保持恒定，PMSM的电磁转矩与定子电流的交轴分量成正比。PMSM调速控制系统结构如图2所示。

图2PMSM调速控制系统结构图

对于表贴式PMSM来说，采用 id=0的控制方法，在产生所要求转矩的情况下，只需最小的定子电流，从而使铜耗下降，效率得到提高。

表3PMSM调速系统

为完成上述设计，需解决以下关键问题：

（1）直流升压部分，深化电路设计思想，完成主电路器件选型及参数设计，电压、电流双闭环控制器及参数设计，绘制硬件电路原理图，利用matlab搭建仿真模型，完成仿真实验，验证设计正确性。

（2）PMSM调速系统，完成基于DSP的数字控制系统平台设计，完成逆变器主电路器件选型及参数设计，控制器选型及控制器参数设计，绘制系统硬件电路图。利用matlab搭建仿真模型，搭建坐标变换模块，SVPWM调制等模块，实现矢量控制，对各个工况下系统的运行状况进行仿真实验，验证设计正确性。

3. 研究计划与安排

第1周：翻译外文资料，对课题进行简单的了解分析。

第2周：大量收集论文资料，理清论文思路，撰写开题报告初稿

第3周：修改和完善开题报告初稿，主要对研究意义、目标、技术路线论证。

4. 参考文献（12篇以上）

[1].alif md. h-bridge driven propulsion system for a light weight electric vehicle using dc link voltage controller. 2nd international conference on electrical electronic engineering.2017

[2].ahmed mortuza saleque. variable speed pmsm drive with dc link voltage controller for light weight electric vehicle. international conference on electrical, computer and communication engineering.2017

[3].chiranjit sain. an efficient flux weakening control strategy of a speed controlled permanent magnet synchronous motor drive for light electric vehicle applications. ieee calcutta conference.2017