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随着石油供应的日趋紧张和环境污染的日益加剧,传统汽车产业面临严峻考验。基于永磁电机效率高、功率密度大的优点,本文提出了一种以双定子永磁无刷(DS-PMBL)电机为功率分配装置的新型串联式混合动力汽车的电子无级调速(E-CVT)系统。在所建立的DS-PMBL电机数学模型的基础上搭建了DS-PMBL电机的Matlab/Simulink仿真模型。同时,为EVT模式和功率直接传输模式引入相应控制策略,建立了该新型混合动力汽车调速系统仿真模型,设计并搭建了基于TMS320F2812的数字控制系统,并对整个系统进行了仿真研究和实验研究。仿真和实验结果验证了该调速系统具有良好的稳态和动态性能。
论文的研究内容主要包括以下几方面:
1)研究分析了DS.PMBL电机基本工作原理以及静态特性,建立了DS-PMBL电机在定子坐标系的数学模型,提出了新型E-CVT系统。
2)确定异步电机为E-CVT系统的驱动电机及内燃机,并建立了定子坐标系以及转子坐标系下的数学模型,从理论上验证了矢量控制的可行性。利用仿真工具Matlab及其子工具箱Simulink/SimPower Systems建立了EVT模式和功率直接传输模式的仿真模型,并进行仿真研究。
3)基于TMS320F2812控制芯片,设计并搭建了EVT模式控制系统硬件平台,主要包括电流采样电路、信号处理电路、转速测量电路、逆变电路以及PWM信号驱动电路,主要实现电机转速与电流的控制以及实现E-CVT系统的平滑调速,同时针对硬件平台编写了相应的软件系统。
4)在搭建的实验平台上实现了制定的控制算法,对E-CVT系统进行一系列的稳态和动态实验。对比分析实验与仿真结果,证实了E-CVT系统具有较好的稳态和动态性能,为进一步深入研究混合动力电动汽车的调速系统打下基础。