【正文】 三相電壓占空比并輸出。INDEX信號作為次輸入信號。該方法同時檢測一定時間內(nèi)的碼盤的輸入脈沖信號個數(shù)，以及在該事件內(nèi)第一個脈沖和最后一個脈沖之間的時間值（即時間基準(zhǔn)脈沖的個數(shù)，時間基準(zhǔn)脈沖頻率遠遠高于碼盤脈沖頻率）。轉(zhuǎn)速系數(shù)為 ()式中：k為速度系數(shù)；為最大可獲得轉(zhuǎn)速（r/m）；N為每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)；為給定時器A2輸入的時鐘周期（s）。 Vd、Vq波形單位電流最大轉(zhuǎn)矩控制最大限度地利用了磁阻力矩,提高了單位電流的力矩輸出能力,在輸出相同力矩時,減小了定子電流,從而減小了電機的銅耗,提高了系統(tǒng)的效率。本論文詳細討論了永磁同步電動機的矢量控制，在推導(dǎo)其精確數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上分析了矢量控制理論用于永磁同步電動機控制的幾種電路控制策略，包括了id=0控制、cosφ=1控制，以及最大轉(zhuǎn)矩/電流控制方式等。通過以上仿真分析，基本上驗證了氣隙磁場定向弱磁控制的可行性。m。在實際應(yīng)用中，假設(shè)正交編碼器每轉(zhuǎn)1024個脈沖，計算周期為900μs，則此時由式（） r/m.最大轉(zhuǎn)速可以表示為 ()式中：為最大可獲得轉(zhuǎn)速（r/m）；N為每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)；為給定時器A2輸入的時鐘周期（s）。 轉(zhuǎn)子速度檢測通常檢測轉(zhuǎn)速的方法有兩種：一種是測周法（T法）；另外一種是測頻法（M法）。另外，利用正交定時器模塊（每個正交定時器模塊包含4個正交定時器）也可以完成轉(zhuǎn)子位置和速度的檢測。 利用Park變換將靜止坐標(biāo)系（αβ坐標(biāo)系）下的定子電流轉(zhuǎn)換到同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系（dq坐標(biāo)系）下，并按轉(zhuǎn)子磁場定向；178。本文所設(shè)計的系統(tǒng)電流變化范圍為OA一352A，變化范圍大，采用同一放大倍數(shù)難于保證系統(tǒng)的電流測量精度。為簡化硬件系統(tǒng)設(shè)計，加快系統(tǒng)開發(fā)進程，控制電路以TI公司的DSP芯片TMs320LF2407A控制器為核心，包括電流、電壓檢測。輔助電勵磁線圈通過導(dǎo)磁托架固定于端蓋上。轉(zhuǎn)子復(fù)合式永磁同步電動機恰恰能滿足這個要求，磁阻段設(shè)計保證有一個大的。由于最高轉(zhuǎn)速與凸極率無關(guān)，因此增加電動機的凸極率可明顯提高電動機的弱磁擴速能力。另外，由于電動機相電流也有一定的限制，增加直軸去磁電流分量而同時保證電樞電流不超過電流極限值，交軸電流的分量就相應(yīng)減小。（3）最大轉(zhuǎn)矩/電流控制策略可以是電動機輸出轉(zhuǎn)矩滿足一定要求的條件下，逆變器的輸出電流最小，這有利于逆變器的功率開關(guān)器件的工作，減小了電機的銅耗。當(dāng)定子電流從0開始增大時，輸出電磁轉(zhuǎn)矩也隨之增大；當(dāng)電磁轉(zhuǎn)矩達到最大值時，對應(yīng)的定子電流的幅值為，過了點后，電磁轉(zhuǎn)矩將隨定子電流的增大而減小。把產(chǎn)生不同轉(zhuǎn)矩值所需要的最小電流點連接起來，就形成了電動機的最大轉(zhuǎn)矩/電流軌跡。由于實際饋入電動機的電樞繞組的電流是三相交流電流iA、iB、iC，因此，三相電流的指令值、必須由下面的變換從和得到: （）上式中，電動機轉(zhuǎn)子的位置信號由位于電動機非負(fù)載端軸伸上的速度、位置傳感器(如光電編碼器或旋轉(zhuǎn)變壓器等)提供。對凸極永磁同步電動機，一般LqLd，因此為了充分利用轉(zhuǎn)子磁路的不對稱所造成的磁阻轉(zhuǎn)矩，應(yīng)該使電動機的直軸電流分量為負(fù)值，即β大于900。（4）對所設(shè)計的電動汽車用永磁同步電動機驅(qū)動系統(tǒng)進行了實驗驗證。該方法可實現(xiàn)對逆變器直流母線電壓的最大利用；采用電壓模型計算電機功率因數(shù)角，受電機參數(shù)的影響相對較小?；旌蟿恿ζ噷F(xiàn)有內(nèi)燃機與一定的儲能元器件通過先進控制系統(tǒng)相結(jié)合，可以大幅度降低 油耗，減少污染物排放，同時技術(shù)成熟、價格便宜。各車型均已完成功能樣車開發(fā)。日產(chǎn)汽車公司于2006年向美國市場銷售Ahima牌混合動力汽車，這是其于2002年與豐田汽車公司簽署聯(lián)合生產(chǎn)混合動力汽車協(xié)議的第一個產(chǎn)品。此外，我國在稀土永磁材料領(lǐng)域具有得天獨厚的資源優(yōu)勢。電動汽車的研制開發(fā)對我國具有更為重要的意義。弱磁控制是永磁同步電動機矢量控制的前沿課題。關(guān)鍵詞：永磁同步電動機；矢量控制；弱磁控制；控制器AbstractThis dissertation is devoted to the study on Permanent magnet synchronous motor (PMSM) drive system for electric vehicle (EV) application. It is mainly to improve the control of motors, then expand the scope of the motor speed. PMSM has the advantage of small volume, high efficiency and power density, especially inner permanent magnet synchronous motor have the ability of wide fieldweakened operation. Therefore there search on PMSM has entered a new stage since the 1980’s with the improvement of ratio between the performance and the price of the rare earths PM material and the development of the power electronics devices. Vector control (VC) theory is a great breakthrough in the AC speed control field. Also details of the VC of PMSM is presented in the paper，and the analysis of several circuit control strategies of VC theory applied to the PMSM control，which include the id=0 control，cosφ =1 control and the max torque/current control. The paper discusses the theory of weaking flux speed control of PMSM which is a new development direction. Then it brings out three new weaking flux plans，which have special rotor structures. This dissertation is devoted to the study of hardware on PMSM drive system for EV application. Based on TI pany DSP specialdesigned for motor control on TMS320LF2407A designs and develops a fulldigital PMSM vector control system, and hardware of the system is acplished. Finally, the experiment has been done for the drive which design in the paper. Result of the experiment indicate validity of the fieldweakening method which introduced in the paper.Key word : PMSM Vector control fieldweakened operation controller目 錄1 緒論 3 課題背景及意義 3 5 國內(nèi)外主要國家電動汽車發(fā)展情況 5 電動汽車的發(fā)展趨勢 7 永磁同步電動機弱磁控制研究現(xiàn)狀 8 8 9 課題主要工作 92 電動汽車永磁同步電動機弱磁調(diào)速控制策略分析 10 永磁同步電動及數(shù)學(xué)模型 10 永磁同步電動機矢量控制原理 15 永磁同步電動機矢量控制基本電磁關(guān)系 16 電壓極限橢圓 16 電流極限圓 18 恒轉(zhuǎn)矩軌跡 18 最大轉(zhuǎn)矩/電流軌跡 19 永磁同步電動電流控制策略 19 id=0控制 19 控制 21 最大轉(zhuǎn)矩/電流控制 22 25 永磁同步電動機的弱磁控制 26 永磁同步電動機弱磁控制的基本原理 26 最大輸入功率弱磁控制 29 永磁同步電動機弱磁擴速能力的提高 30 永磁同步電動機弱磁擴速困難原因分析 31 永磁同步電動機弱磁擴速方案 32 本章小結(jié) 343 電動汽車用永磁同步電動機的DSP控制 34 35 基于TMS320LF2407A DSP的電動汽車電機調(diào)速系統(tǒng)控制電路設(shè)計 35 速度給定模塊 36 電機相電流檢測電路 37 位置檢測接口電路 38 PWM信號輸出及動作保護電路 39 軟件控制簡要說明 40 轉(zhuǎn)子位置與速度檢測 41 轉(zhuǎn)子位置檢測 42 轉(zhuǎn)子速度檢測 43 最小和最大轉(zhuǎn)速計算 431 緒論 課題背景及意義汽車自1866年誕生以來，應(yīng)用越來越廣泛，技術(shù)不斷發(fā)展，已經(jīng)成為衡量一個國家物質(zhì)生活和科學(xué)技術(shù)發(fā)展水平的重要標(biāo)志，汽車工業(yè)己經(jīng)成為世界經(jīng)濟和各國經(jīng)濟發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè)。到“十五”末期我國在電動汽車的三大領(lǐng)域(電池、電機、電控系統(tǒng))等方面取得了一定突破；己經(jīng)具備了自主開發(fā)電機產(chǎn)品的基本能力，開發(fā)出包括交流感應(yīng)、開關(guān)磁阻、直流無刷、永磁磁阻同步等各種類型電機，雖然在電機系統(tǒng)研究上取得了相應(yīng)的進展，在整車控制器方面也積累了一定的經(jīng)驗，但控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能還有待于進一步的調(diào)整和完善。1997年12月，豐田汽車公司首先在日本市場上推出了世界上第一款批量生產(chǎn)的混合動力轎車PRIUS。與世界其他國家一樣，電動汽車研發(fā)工作在我國也正在如火如荼的進行著。目前純電動轎車和純電動客車均已通過國家質(zhì)檢中心的型式認(rèn)證試驗，各項指標(biāo)均滿足有關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)和企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。隨著永磁同步電動機轉(zhuǎn)速的增加，電機定子繞組的反電動勢必然升高，當(dāng)反電動勢達到電機的額定電壓或是逆變器的直流側(cè)電壓時，電機的輸入電流將不能跟蹤控制器的輸出給定電流，電流調(diào)節(jié)器處于飽和狀態(tài)。采用電流調(diào)節(jié)器實現(xiàn)永磁同步電動機的弱磁控制?！狝、B、C三相繞組電壓。在內(nèi)置式永磁同步電動機的矢量控制系統(tǒng)中，根據(jù)不同運行區(qū)域，靈活有效地利用這個磁阻轉(zhuǎn)矩可以增加電動機的電磁轉(zhuǎn)矩或擴大其調(diào)速的范圍。 電壓極限橢圓電動機穩(wěn)態(tài)運行時，電壓矢量的幅值 ()將式()代入上式，可得穩(wěn)態(tài)運行時電動機的電壓方程 ()由于電動機一般運行于較高的轉(zhuǎn)速，電阻遠小于電抗，因此電阻上的電壓降可以忽略不計，上式可簡化為 ()以ulim代替上式中的u，有 ()電流極限圓電壓極限橢圓ADEFO轉(zhuǎn)速增加 電壓極限橢圓和電流極限圓當(dāng)時，上式是一個橢圓方程，當(dāng)Ld=Lq時（即電動機為表面突出式轉(zhuǎn)子磁路結(jié)構(gòu)），上式是一個以(，0)為圓心的圓方程，下面以為例進行分析。 永磁同步電動電流控制策略永磁同步電動機用途不同，電動機電流矢量控制策略也各不相同。采用最大轉(zhuǎn)矩/電流控制時，電動機的電流矢量應(yīng)滿足 ()把式（）和帶入上式，可求得 ()把上式表示為標(biāo)么值，并代入式（），可以得到交、直軸電流分量與電磁轉(zhuǎn)矩的關(guān)系為 （）反過來，此時的定子電流分量id*和iq*可表示為 ()由式()繪出的永磁同步電動機的轉(zhuǎn)矩交、)所示。根據(jù)電機學(xué)知識，他勵直流電動機的電磁關(guān)系方程如下： ()式中，E——直流電動機反電動勢；Ce——直流電動機電勢系數(shù)；Φ——直流電動機每相磁通；U——直流電動機定子電壓；Ia——直流電動機電樞電流；Ra——直流電動機電樞電阻；If——直流電動機勵磁電流。這時電機在理論上可以在任意的高速下進行弱磁運行，并輸出基本恒定的功率。盡管永磁同步電機有多種多樣的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，但無論是并聯(lián)永磁路轉(zhuǎn)子還是串聯(lián)永磁路轉(zhuǎn)子，永磁體總是串聯(lián)在直軸磁路中，并占去交軸磁路的部分空間。轉(zhuǎn)子復(fù)合式永磁無刷直流電機定子采用通用異步電機定子疊片，轉(zhuǎn)子由永磁段和磁阻段組成，安放在同一定子鐵芯內(nèi)。在途中示意性的畫出了這種結(jié)構(gòu)弱磁運行時的四種磁通：①經(jīng)過氣隙的勵磁永磁通；②經(jīng)過漏磁間隙的漏磁永磁通；③經(jīng)過漏磁間隙的弱磁磁通；④經(jīng)過永磁體的弱磁磁通。這樣，就完成了一次主電路啟動、停止的循環(huán)。 電機相電流檢測電路 位置檢測接口電路電動汽車調(diào)速系統(tǒng)位置傳感器采用混合式光電編碼器，其位置信號接口電路包括兩個部分:用于矢量控制算法的A、B、Z信號位置接口電路和用于閉環(huán)電流矢量啟動的u、v、w信號位置接口電路。PMSMPWM發(fā)生器Park變換Clark變換主電路d/dt位置傳感器轉(zhuǎn)速速度給定轉(zhuǎn)矩控制反Park變換轉(zhuǎn)速控制磁鏈控制弱磁控制～ PMSM矢量控制結(jié)構(gòu)框圖 轉(zhuǎn)子位置與速度檢測在PMSM矢量控制系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)子位置和速度檢測在整個控制環(huán)節(jié)中占有重要的地位。A0設(shè)置為正交計數(shù)模式，當(dāng)計數(shù)值將為0時，重新初始化計數(shù)器