基于油耗法规的日益收紧和排放法规的逐步严苛以及进一步增加的车载功率需求,48V系统因其附加成本相对较低而且能够满足油耗和排放的要求再次引起整车厂和零部件供应商的关注。48V系统在原来12V系统的基础上,增加了 DC/DC电压转换器,48V电池和ISG电机。ISG电机可以实现发动机的快速启停,实现制动能量回收,发动机辅助牵引动力,行车发电的功能。本文主要针对48V电气系统中的ISG电机的功能需求,以ISG电机为研究对象,用直流电机模拟外部负载,完成了对ISG电机的矢量控制。主要进行了 ISG电机的数学建模,模型的软件仿真,电机控制器开发,上位机调试界面开发,对拖台架设计和加工,测试了模拟工况下的控制器性能。具体工作如下:首先,参考永磁同步建模的国内外文献,推导了永磁同步电机在三相静止坐标系(a,b,c),(α-β)正交坐标系,(d-q)旋转坐标系下的数学模型,分析了 ISG电机矢量控制算法,将电机的转矩控制转化为dq轴定子电流的控制,研究了最大转矩电流比控制策略,针对本文中的ISG电机选用Id=0的控制策略。根据(d-q)旋转坐标系下的数学模型以及最大转矩电流比控制策略,借助Matlab/SIMULINK仿真软件搭建了控制器,逆变器,电机仿真模型。控制器模型中转速控制器实现目标转速到目标转矩的解析,转矩/电流控制器进行矢量控制输出目标电压给SVPWM算法得到占空比信号,经过PWM发生器输出驱动信号给逆变器模型,其中电流控制器中加入了前馈解耦算法来解耦d-q电压方程中磁链的耦合,提升电流控制器中PI控制性能;逆变器模型中因为Mosfet的开关特性时间相比于电机动态响应差别较大,因此忽略了电力电子的开关过程;电机模型利用电压方程和磁链方程实现电磁过程,利用机械运动方程得到电机转速。在不同时刻下施加大小不同的负载扭矩,速度控制器将转速稳定在目标转速800r/min,负载突变过程时刻,转速也能够迅速回到目标转速设定值。设计和开发了 ISG电机控制器和直流负载电机控制器,以及固定两台电机的测试台架。ISG电机控制器包括TMS320F28335的主控板,采集电流和光电编码器ABZ的信号调理板,三相全桥逆变电路的功率板,直流负载电机与ISG电机共用一个控制器,直流负载电机的功率板是H桥逆变电路。测试台架用来固定两台电机,使用联轴节连接两电机轴。开发了 Lab VIEW上位机调试界面,通过上位机向电机控制器发送控制指令,同时4个显示窗口可以显示8个反馈变量,观察电流和速度的响应过程;以目标电压矢量在第一扇区为例,推导了 SVPWM电压调制过程,借助于TI的技术文档,给出了常用SVPWM调制的算法实现;分析了逆变器干扰电压产生机理,实际测量了干扰电压波形,设计补偿算法,并进行了试验验证,电流波形的正弦度有明显的改观。基于搭建的测试台架,进行了电机的转速和转矩控制试验,分析了速度和电流的响应过程,速度和dq轴电流能够迅速跟随新的目标值;模拟了启动工况,制动能量回收过程试验,启动工况试验中ISG电机可以迅速将负载电机的转速升至目标转速720r/min,制动能量回收试验中,负载电机制动减速过程中,ISG电机出现负扭矩,正转速,处于发电状态。通过模型仿真和试验验证,实现了 ISG电机的矢量控制;利用转速和转矩控制试验测试了电机控制器的性能;利用直流电机模拟外部负载,通过试验模拟了 ISG的快速启动,制动能量回收的功能。