基于tms320f28035電動汽車電機控制器(編輯修改稿)
2025-07-24 18:43 本頁面
【文章內容簡介】 操作，1616位雙通道MAC（乘累加運算），采用哈佛總線結構 ,快速的中斷響應和處理 ,統(tǒng)一的存儲模式 用C/C++和匯編語言，代碼效率高。 ②.裝置和系統(tǒng)低消耗， ，沒有上電順序要求，先進的仿真性能， 分析和斷點功能，可通過硬件實時調試,增強性的控制模塊 ，增強的PWM模塊，HRPWM，增強性的脈沖編碼模塊 ，ADC轉換模塊 異步電機矢量控制策略矢量控制理論是從異步電機內部的機電能量轉換、電機統(tǒng)一理論和空間矢量理論基礎上發(fā)展起來的，理論基礎嚴謹。矢量控制技術完全模仿對直流電機的控制技術，用矢量變換的方式，把異步電機定子電流解耦成互相獨立的產生激磁的分量和產生轉矩的分量，分別控制著兩個分量就可以實現(xiàn)對異步電機的轉矩控制和磁鏈控制的解耦，從而實現(xiàn)理想的動態(tài)性能。在理想的情況下矢量控制的異步電機傳動類似于他勵直流電動機傳動。在直流電機中，若忽略電樞效應和磁場飽和，則輸出轉矩可被表示為： (式21)式中Ia為電樞電流，If是勵磁電流。直流電機的構造決定了勵磁電流If產生的磁鏈與電樞電流Ia是垂直的，當控制電流Ia以控制轉矩時，磁鏈不受影響。異步電機是多變量，非線性，強耦合系統(tǒng)，控制起來遠比直流電機復雜。異步電機矢量控制示意圖如圖4圖4異步電機矢量控制示意圖將異步電機放在同步旋轉坐標系（dq）上進行控制，如果將Ids定向在轉子磁鏈的方向且與Iqs垂直，則穩(wěn)態(tài)時正弦量就變成了直流量，這樣異步電機就具有了直流電機的特性，可獲得類似直流電機的特性。此時異步電機的轉矩可表示為： （式22）其中為同步旋轉坐標系按轉子磁場定向后d軸電流，為同步旋轉坐標系按轉子磁場定向后q軸電流，這意味著當控制時，只會影響實際的轉矩電流Iqs,而不會影響磁鏈，當控制電流時，只會影響磁鏈，而不會影響電流的轉矩分量。圖5動汽車異步電機矢量控制原理系統(tǒng)框圖 空間矢量SVPWM調制技術目前PWM開關信號的獲得最常見的有正弦脈寬調制(SPWM)和空間矢量脈寬調制(SVPWM)。其中，SVPWM是將逆變器和電動機看成一個整體，建立逆變器開關模式和電機電壓空間矢量的內在聯(lián)系，通過控制逆變器的開關模式，使電機的定子電壓空間矢量沿圓形軌跡運動，從而明顯降低轉矩脈動，與傳統(tǒng)的SPWM相比，其開關器件的開關次數可以減少1/3，直流電壓的利用率可提高15%，能獲得較好的諧波抑制效果，且易于實現(xiàn)數字化控制。當電機要求運行在基速以上時，由于直流母線電壓的限制和反電動勢的影響，就需要轉子磁場隨著轉速的上升而下降，即所謂的弱磁運行。電動汽車對電機驅動系統(tǒng)的弱磁運行性能有較高要求，有限的供電電壓無法提供電機轉速升高所需的不斷升高的轉子反電勢，因此需要選擇適當的弱磁方法在滿足電機及逆變器的電壓和電流限制條件下得到盡可能大的電機轉矩輸出，功率輸出及良好的系統(tǒng)動靜態(tài)特性。在電動汽車中，電機逆變器的母線電壓易受電機運行工礦和電池特性的影響而產生一定范圍的電壓波動,為了能在全速度范圍內保持電機轉矩可控性，特別是在高速弱磁區(qū)，需要留一定的電壓余量以保證電機定子電流轉矩及勵磁分量的動靜態(tài)性能 。目前最為常見的異步電機高速弱磁方法是假定母線電壓不變的前提下按照磁鏈與速度成反比的關系進行的高速弱磁控制 在以轉子磁場定向矢量控制下有以下公式： （式23）（式24）高速時電阻壓降可以忽略，從以上兩式可得： （式25）采用轉子磁場定向后： （式26）電機高速運行時， 則： （式27）從式39 可以看出采用磁鏈與速度成反比的弱磁控制時，只有在空載時才能保證U恒定不變，U隨電機負載增加而增加，另外逆變器母線電壓是波動的這給電機弱磁控制增加了難度。通過以上分析可以看出，傳統(tǒng)弱磁方法并不能在整個電動汽車運行過程中產生最大的轉矩，因此本文采用先進的弱磁控制算法，其控制框圖如圖6所示： 圖6 本系統(tǒng)設計采用的弱磁控制原理框圖同過判斷d軸和q軸電壓來判斷系統(tǒng)是否進入弱磁區(qū)，在進入弱磁區(qū)后，通過PI調節(jié)器來自動調節(jié)勵磁電流和轉矩電流的分配。（1）在恒轉矩區(qū)域，電機運行在基速以下，在這個區(qū)域電機所需電壓矢量的幅值沒有超過，電機運行只受電流限制圓的限制，有能力保證，達到其額定值，產生最大轉矩。整個恒轉矩區(qū)域電機電流分配如方程（）所示： （28）（2）恒功率區(qū)，弱磁區(qū)1（），隨著轉速的增加，電機所需要的電壓矢量越來越大，當時，電機運行所需要的電壓矢量幅值與相等。如果轉速在增加，電機運行所需要的電壓矢量幅值將大于，調節(jié)器PI(e)將調整電機所需的電壓矢量幅值使其不超過最大電壓。PI(e)調節(jié)器將自動減小勵磁電流從而保證電機若需電壓不超過最大電壓限制，這將導致減小，減小。同時在該區(qū)域轉矩電流將增加，將增加這也意味著電機弱磁控制的開始。該區(qū)域電流的分配情況： 由PI調節(jié)器自動調節(jié)，轉矩電流為： （29）（3）恒電壓區(qū)，弱磁區(qū)2（）：當電機轉速進一步增加時，電機運行狀態(tài)進入弱磁區(qū)2，在該區(qū)域，由于電機反電動勢很高，已經不可能在在向電機輸入最大的電流，所以在該區(qū)域電機運行狀態(tài)只受電壓限制橢圓的限制。該區(qū)域電機勵磁電流任由PI(e)調節(jié)器來調節(jié)來滿足電機運行的電壓限制條件，該區(qū)域的電流分配策略為： （210）通過上面分析可以看出系統(tǒng)設計采用的方法能在整個電機運行過程中得到最大的轉矩，不需要查表，對參數的依賴小，系統(tǒng)魯棒性強。與傳統(tǒng)的弱磁方法相比，電流分配更加合理，能夠在整個電機運行區(qū)域得到更大的轉矩。3系統(tǒng)硬件設計本系統(tǒng)設計的電動汽車電機控制器總體框圖和實物圖如圖7所示：圖7 電動汽車電機控制器總體框圖和實物圖如圖7所示，本系統(tǒng)采用48V電池作為控制器母線電壓輸入，主驅電機為鼠籠是異步電機，控制器主控
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