电动汽车交流驱动系统的矢量控制技术

目前全球能源危机、废气污染和温室效应越来越严重的情况下，环保、高效的电动汽车越来越受到人们的关注.本课题结合现代CPU技术、数字处理技术和智能传感器技术，设计一款多模式，可在线编程，功能丰富的电动汽车的交流异步电动牵引控制器.在电机调速方面采用的矢量变频控制. 矢量变换控制是以交流电动机的双轴理论为依据，在同步旋转坐标系中把定子电流矢量分解为两个分量:一个与转子磁链矢量重合，称为励磁电流分量；另一个与转子磁链矢量垂直，称为转矩电流分量.通过控制定子电流矢量在旋转坐标系的位置及大小，即可控制励磁电流分量和转矩电流分量的大小，对磁场和转矩进行解耦控制. 本文首先分析了交流电机脉宽调制和矢量控制的原理与实现方法.对于脉宽调制，重点分析了电压空间矢量脉宽调制的基本原理、控制算法以及在DSP上的实现；对于矢量控制，分析其电机的等效电路，三相坐标系、两相静止与旋转坐标系下的电机基本方程和矢量控制基本公式，进行相应的坐标变换，得到变频调速系统的矢量控制图，并利用MATL，AB6.5建立了变频调速矢量控制仿真模型，得到仿真实验结果.最后，以TMS320I.F2407A DSP为控制核心，设计了车辆牵引的矢量控制变频调速系统.该调速控制器由以下模块构成:中央控制单元，电动机驱动控制单元，串口通讯单元和故障处理单元.DSP采用异步电动机矢量控制策略并对多路传感器的信号，数据进行处理后，控制驱动电机运行，同时反馈系统工作状态. 仿真表明本文研究的变频调速系统的矢量控制算法是成功的.利用矢量控制算法的变频调速系统具有优良的动态特性和抗干扰特性，基于产生异步电机圆形磁场的SVPWM控制，减少了电机的转矩脉动和铁损，利用高性能的电机控制专用DSP芯片TMS320LF2407A的强大运算能力和快速实时处理能力，可使变频器中复杂的控制算法更加方便，实现异步电动机的高性能控制.该矢量控制变频调速系统的研制，为今后开发更复杂的双驱动电机调速系统奠定了良好的基础.