基于dsp的混合动力汽车永磁同步电机的矢量控制系统-中国工程科学.pdf

基于DSP的混合动力汽车永磁 同步电机的矢量控制系统 夏若飞，祝龙记，朱 红，陆 康 （安徽理工大学电气与信息工程学院，安徽淮南232001 ） [摘要] 为了使混合动力汽车的永磁同步电机获得快速的转速响应和稳定的静态特性，介绍了一种基于数 字信号处理器（DSP ）的矢量控制方案，将矢量控制方法引入电动汽车的电机控制中，改善了系统的动态性 能和静态性能。系统仿真和实验结果表明，这种矢量控制系统动态和静态性能好，可以满足混合动力电动 汽车对控制系统的要求，达到了预期的设计目标，使永磁同步电机获得了快速的转速响应和稳定 的静态特性。 [关键词] 电动汽车；矢量控制；数字信号处理器（DSP ）；永磁同步电机 + [中图分类号] TP271 .5 [文献标识码] A [文章编号] 1009-1742（2014 ）08-0079-04 [4] 的转矩 。而矢量控制是将交流电机通过坐标变换 1 前言 等效成直流电机，用直流电机的控制方法来控制交 由于当今社会所面临的能源和环境双重压力， 流电机，但是永磁同步电机的控制系统会相对 要求人类必须更加合理的利用能源，减少污染气体 复杂一些。 的排放，因此开发新能源汽车得到了全世界的关 本文采用双闭环控制混合动力汽车的永磁同 [1] 注 。到目前为止，电动汽车根据其能量来源可分 步电机，设计整个系统，并且通过实验结果验证了 为纯电动汽车、氢发动机汽车、混合动力汽车和燃 系统的可靠性。 料电池汽车。常用的电动汽车电机有：永磁同步电 2 控制原理 [2] 机、感应电机和开关磁阻电机 。由于混合动力汽 车采用电动力源和发动机双重装置，所以可显著提 电动汽车永磁同步电机驱动控制系统结构图 高续航里程。传统的混合动力汽车启动时转速响 如图1所示，主要由电池、三相鼠笼型永磁同步电 应和静态特性不是很好，因此还有待于提高。 机、三相电压型PWM 逆变器、微处理器和伺服系统 相对于开关磁阻电机和感应电机，永磁同步电 构成。采用的30 kW 三相四极的3 600 r/min 的水冷 机的转矩较大，结构简单，低损高效，调速性能较 和风冷永磁同步电机是与312 V 的电源匹配的。伺 [3] [5] 好 。高性能的永磁同步电机控制方法主要有直接 服系统主要包括冷却系统和指示系统 。 转矩控制和矢量控制。直接转矩控制是直接在定 按转子磁链定向的矢量控制基本思路是利用 子静止坐标系下，通过检测到的定子电压和电流， 坐标变换，通过按转子定向的同步变换正交坐标 计算与控制电动机的磁链和转矩，获得高动态性能 系，得出等效的直流电动机模型，这样就可以使用 [收稿日期] 2013-10-22 [作者简介] 祝龙记，1964年出生，男，安徽宿松县人，博士，教授，主要研究方向为电力电子与电力传动、控制系统计算机仿真等； E-mail ：ljz@aust.edu.cn 2014年第16卷第8期 79 对直流电动机的控制方法来控制磁链和电磁转矩， 再反变换到三相坐标系的对应量，实施控制。