混合动力汽车用复合结构永磁同步电机控制系统硬件设计
HEV用永磁同步电机优化设计与系统性能分析的开题报告
HEV用永磁同步电机优化设计与系统性能分析的开题报告1. 研究背景随着环保意识的增强和新能源汽车市场的快速发展，混合动力车辆（HEV）逐渐成为汽车行业的发展趋势。
永磁同步电机由于其高效率、高功率密度、快速响应等优点被广泛应用于HEV中。
此类电机的研究和开发相当活跃，包括控制策略的优化和电机设计的改进。
因此，对于永磁同步电机的优化设计和系统性能分析具有重要的理论和实际意义。
2. 研究内容本文旨在针对永磁同步电机进行优化设计和系统性能分析，并探索其在HEV中的应用。
具体研究内容包括以下几个方面：（1）研究永磁同步电机的基本原理和控制策略，分析其性能特点；（2）优化永磁同步电机的设计参数，如线圈匝数、轴径、永磁材料等，提高电机的效率和功率密度；（3）建立HEV系统模型，将优化后的永磁同步电机作为动力源，进行性能仿真和分析；（4）实验验证电机的性能和控制策略的有效性，以提出针对实际应用的建议和改进方案。
3. 研究意义本研究的主要意义在于：（1）提高永磁同步电机的效率和功率密度，进一步优化HEV的性能；（2）探索永磁同步电机在HEV中的应用，为新能源汽车的研究和发展提供技术支持；（3）深入了解永磁同步电机的性能和特点，为其改进和应用提供理论指导和实践经验。
4. 研究方法本研究将采用理论分析、数值仿真和实验验证相结合的方法，具体包括以下几个步骤：（1）理论分析：通过分析永磁同步电机的结构和工作原理，建立其动态数学模型和控制策略，分析电机的性能和特点；（2）数值仿真：利用电磁场仿真软件ANSYS，仿真电机的电磁场分布、匝间电压等性能参数，进一步优化电机设计参数；（3）系统仿真：建立HEV系统模型，将优化后的电机作为动力源，进行性能仿真和分析；（4）实验验证：通过搭建实验平台，测试优化后的电机的性能参数，以及控制策略的有效性。
5. 预期成果本研究预期达到以下目标：（1）优化永磁同步电机的设计，提高其效率和功率密度；（2）建立HEV系统模型，分析电机在系统中的性能和特点；（3）验证电机的性能和控制策略的有效性；（4）提出进一步改进和优化的建议和方案，为新能源汽车的发展提供技术支持和理论指导。
混合动力汽车电机控制系统设计与优化
混合动力汽车电机控制系统设计与优化在如今日益增长的环境污染和能源短缺的背景下，混合动力汽车作为一种创新的交通工具掀起了一股绿色出行的浪潮。
混合动力汽车的核心技术之一就是电机控制系统设计与优化。
本文将重点介绍混合动力汽车电机控制系统的设计原理和优化方法。
混合动力汽车电机控制系统设计的目标是实现对电机的高效控制，以提高整车的燃油经济性和性能。
首先，我们需要了解混合动力汽车电机控制系统的基本组成部分。
一个 typi混合动力汽车电机控制系统包括几个关键模块：电机驱动器、电机控制器、能量管理系统以及电机的传感器。
电机驱动器的作用是将电源的直流电转化为交流电，以供给电机工作。
电机控制器的主要功能是监测电机的状态并提供相应的控制信号。
能量管理系统用于控制车辆不同动力来源之间的切换，以实现最优的能量利用。
电机的传感器用于获取电机转速、温度等关键参数用于控制系统的反馈。
混合动力汽车的电机控制系统设计需要考虑以下几个方面。
首先是电机的调速控制。
电机的转速控制是电机控制系统的核心功能，对于混合动力汽车来说，电机的调速控制需要根据当前的驱动模式选择最佳转速控制策略，包括电机速度闭环控制、电机扭矩控制等。
其次是电机的能量回收控制。
混合动力汽车电机具有能量回收和再生的特性，电机控制系统需要根据不同驱动模式中的能量流动来实现能量回收控制，以提高车辆的能源利用效率。
此外，还需要考虑电机与发动机的协同控制，以实现最佳的整车协同控制效果。
在混合动力汽车电机控制系统的优化中，有几个关键的方面需要考虑。
首先是能量管理的优化。
能量管理系统的优化目标是通过合理的能量分配，最大限度地提高整车的燃油经济性。
其次是电机控制策略的优化。
电机控制策略的优化可以基于电机工作在不同驱动模式下的性能需求，选择最佳的控制策略，以提高电机的效率和动力性能。
在线性控制和非线性控制的结合方面，混合动力汽车电机控制系统的优化可以采用模糊控制、PID控制、神经网络控制等先进控制算法，以提高电机控制系统的性能和鲁棒性。
混合动力电动汽车的动力系统设计与仿真
混合动力电动汽车的动力系统设计与仿真一、本文概述随着全球对环境保护和能源可持续发展的日益关注，混合动力电动汽车（Hybrid Electric Vehicle, HEV）作为一种能够有效降低燃油消耗、减少尾气排放并提升能源利用效率的交通工具，受到了广泛的关注和研究。
本文旨在深入探讨混合动力电动汽车的动力系统设计，包括其主要组成部分、设计原则、关键技术以及仿真模型的构建与验证。
本文首先将对混合动力电动汽车的基本概念和分类进行简要介绍，明确研究背景和研究意义。
随后，将详细阐述混合动力电动汽车动力系统的核心组成部分，如内燃机、电动机、电池组、能量管理系统等，并分析这些部件在车辆运行过程中的相互作用和影响。
在设计原则方面，本文将强调混合动力电动汽车动力系统的整体优化和性能平衡，包括动力性、经济性、排放性等多方面的考量。
同时，还将探讨动力系统设计的关键技术，如能量管理策略、电池管理系统、控制算法等，并分析这些技术在提升车辆性能和效率方面的作用。
为了验证和评估混合动力电动汽车动力系统的性能，本文将构建相应的仿真模型。
该模型将基于实际车辆参数和运行状态，综合考虑各种外部因素，如道路条件、驾驶员行为、环境温度等。
通过仿真模型的运行和分析，可以预测车辆在不同场景下的性能表现，并为后续的优化和改进提供依据。
本文将总结混合动力电动汽车动力系统设计的挑战和趋势，展望未来的发展方向和应用前景。
通过本文的研究，旨在为混合动力电动汽车的设计和开发提供有益的参考和启示。
二、混合动力电动汽车概述混合动力电动汽车（Hybrid Electric Vehicles, HEVs）是一种结合了传统内燃机车辆和纯电动车辆优点的汽车类型。
它们通常配备有内燃机和一个或多个电动机，能够根据行驶条件自动或手动地在不同的动力源之间切换。
本节将概述混合动力电动汽车的基本概念、分类、工作原理以及其在现代交通系统中的重要性。
混合动力电动汽车结合了内燃机车辆和纯电动车辆的特点，旨在提高燃油效率和减少排放。
一种新型混合动力电动汽车的动力系统设计、仿真及电机驱动系统的研究
一种新型混合动力电动汽车的动力系统设计、仿真及电机驱动系统的研究一、本文概述随着全球对环保和能源效率的关注日益增强，混合动力电动汽车（Hybrid Electric Vehicle, HEV）作为一种能够有效减少燃油消耗和排放的新型汽车技术，正受到越来越多研究者和汽车制造商的重视。
本文旨在探讨一种新型混合动力电动汽车的动力系统设计、仿真及其电机驱动系统的研究。
本文将详细介绍混合动力电动汽车动力系统的设计原理，包括其构成部分、功能特性以及设计理念。
接着，我们将通过仿真技术对该动力系统进行建模和分析，以评估其性能表现和优化潜力。
我们还将深入研究电机驱动系统，探讨其在混合动力电动汽车中的应用和性能优化。
本文的研究不仅有助于深入理解混合动力电动汽车的动力系统和电机驱动系统的设计与工作原理，同时也为混合动力电动汽车的性能提升和实际应用提供了理论基础和技术支持。
希望通过本文的研究，能为混合动力电动汽车的未来发展提供有益的参考和启示。
二、混合动力电动汽车动力系统设计混合动力电动汽车（HEV）的动力系统设计是一个复杂而精细的过程，涉及到多个领域的交叉应用，包括机械工程、电子工程、控制系统以及能源管理等。
本章节将详细介绍一种新型混合动力电动汽车的动力系统设计，包括其主要组成部分、设计理念、以及创新点。
动力系统的主要组成部分包括内燃机、电动机、电池组以及能量管理系统。
内燃机负责在高速行驶或高负载情况下提供主要动力，而电动机则在低速、加速或电池组有富余电能时提供辅助动力。
电池组作为储能装置，能够在需要时为电动机提供电能，同时也能在车辆减速或制动时回收能量。
能量管理系统则负责监控和调控各个部件的工作状态，以实现能量的最优分配和使用。
在设计理念上，我们强调“高效、环保、智能”。
高效意味着在保证动力性能的同时，尽可能地降低能耗，提高燃油经济性。
环保则体现在减少排放和噪声污染，以及使用可再生和可回收的材料。
智能则通过先进的控制系统和算法，实现动力系统的自适应和优化。
用于电动汽车的永磁同步电机驱动控制系统设计与实现
用于电动汽车的永磁同步电机驱动控制系统设计与实现1. 本文概述随着全球对可再生能源和环保意识的日益增强，电动汽车（EV）作为一种绿色、低碳的出行方式，正逐渐成为未来交通的主要趋势。
作为电动汽车的核心部件，电机驱动控制系统的性能直接影响着车辆的动力性、经济性和可靠性。
永磁同步电机（PMSM）因其高效率、高功率密度和优良的控制性能，在电动汽车领域得到了广泛应用。
本文旨在探讨用于电动汽车的永磁同步电机驱动控制系统的设计与实现，为电动汽车的进一步发展提供技术支持和理论参考。
文章首先介绍了永磁同步电机的基本原理和特性，分析了其在电动汽车应用中的优势和挑战。
随后，详细阐述了永磁同步电机驱动控制系统的总体设计方案，包括硬件平台的选取、控制策略的制定以及关键技术的实现。
在硬件设计方面，文章讨论了功率电子开关的选择、电流传感器的配置以及电机参数的匹配等问题。
在控制策略方面，文章重点介绍了矢量控制、直接转矩控制等先进控制方法，并分析了它们在提高电机性能、优化能量利用等方面的作用。
文章还针对永磁同步电机驱动控制系统中的关键技术问题，如参数辨识、无位置传感器控制、热管理等进行了深入研究和探讨。
通过理论分析和实验验证，文章提出了一系列有效的解决方案，为永磁同步电机在电动汽车中的实际应用提供了有力支持。
文章总结了永磁同步电机驱动控制系统的设计与实现过程中的经验教训，展望了未来在该领域的研究方向和应用前景。
通过本文的研究，旨在为电动汽车的电机驱动控制技术的发展提供有益的参考和借鉴。
2. 永磁同步电机在电动汽车中的应用及优势提高电动汽车效率：永磁同步电机能够提供稳定和强大的磁场，提高电机的效率和输出功率，从而提高电动汽车的动力性能。
增强电动汽车性能：永磁同步电机的转子损耗很小，功率密度高，可采用多极，为采用直接驱动、全封闭结构和系统集成化提供了可能。
高效能：永磁同步电机的能效更高，不需要产生额外的磁场，转子能够快速响应变化的负载条件，实现最大功率输出。
混合动力客车整车控制器硬件电路设计
混合动力客车整车控制器硬件电路设计【摘要】本文基于模块化设计思想，设计了混合动力客车整车控制器（HCU）硬件电路。
在此基础上利用硬件在环仿真系统对HCU的控制功能进行了测试，测试结果表明所开发的HCU硬件控制电路能够稳定工作，能够满足混合动力客车的目标控制功能并实现目标控制策略。
【关键词】混合动力客车;整车控制器;硬件电路;硬件在环仿真1.引言混合动力客车整车控制器（HCU）是整车系统的控制核心，对整车各个环节进行管理、协调和监控，其性能好坏直接决定着HEV能否达到理想的控制目标。
因而，设计精度高、速度快、可靠性好的整车控制器是实现混合动力客车整车控制的前提和基础。
本文以吉林省科技厅项目为依托，针对混合动力客车试验台架进行整车控制器硬件电路设计。
试验结果表明所设计的HCU运行精度、速度及可靠性能够满足混合动力客车的控制要求。
2.整车控制器硬件电路总体设计方案由于整车各电控系统的电路功能相对独立，可以清晰地划分为不同的单元，故整车控制器的硬件设计方案采用了模块化的设计方法。
本文硬件电路包括：以MC9S12XS128作为主控芯片的最小系统模块、输入开关信号处理电路，输出开关信号处理电路、输入模拟信号处理电路，输出模拟信号处理电路、输入脉冲信号处理电路，输出脉冲信号处理电路、CAN总线通讯模块及SCI串行口通信模块。
控制系统总体结构框图如图1所示。
图1 整车控制器结构原理框图3.整车控制器硬件电路主要模块设计3.1 电源电路的设计电源模块的作用是给整车控制器主控芯片及各外围功能芯片供电。
如图2所示，本文采用LM2940-12V和LM2576-5V二级降压式电源电路相结合的方式[80，81]，该电路具有去除电源纹波、抗电磁干扰、性价比高和稳定性强的特点，具有广泛的车载电源适应性。
图2 电源电路3.2 输入信号处理模块设计3.2.1 输入开关信号处理电路输入到整车控制器（HCU）的开关信号包括：钥匙位置开关、变速器档位开关、充电开关、空调开关和制动开关等。
混合动力汽车用复合结构永磁同步电机控制系统硬件设计
作为理想的零排放或低 排放 车辆 ，纯 电动 汽车 （ － Ｅ ｌ ｔｃＶ ｈ ｌ，简 称 Ｅ 、混合 动力汽 车 （ ｙｒ — ｅ ｒ ｅｉｅ ｃｉ ｃ Ｖ） Ｈ ｂ ｄＥ ｉ
ｌ ｔｃＶ ｈｃ ，简 称 Ｈ Ｖ） 燃 料 电 池 汽 车 （ ｕｌ ｅ ｒ ｅｉｅ ｃｉ ｌ Ｅ 和 Ｆｅ Ｃ ｌＶ ｈｃ ，简 称 Ｆ Ｖ） ｅｌ ｅｉｅ ｌ Ｃ 已引起 全 世 界 的 高度 关 注 。
微 电机
混合 动 力汽 车 用 复合 结 构 永磁 同步 电机 控 制 系 统 硬 件 设 计
刘 勇，佟诚德 ，隋
摘
义 ，闫海媛
ｌＯ ０ ） ｉ ｆ０ １
（ 哈尔滨工业大学 ，哈尔滨
要 ：介绍 了复合结构永 磁同步 电机混 合动力系统 的基 本结构 。针 对其 双转子 结构 和混合 动力汽 车背景 ，由一
车 向着 清 洁 、环 保 、低 油 耗 、低 排 放 的方 向 发 展 ，
Ｒ ｔ ｃｉ ，Ｄ Ｍ） ｏｏ Ｍａｈｎ ｒ ｅ Ｒ 复合 而成 ，是 用于 混联 型 混合 动力 系统 ｌ 的 电气 功 率分 配 装 置 ，与 目前 国际 混合 ２ 动力 车领域 最成 功 的 日本 丰 田普 瑞 斯 混 合 动 力 电 动 车具有 相似 的 工作 原 理 ，其 功 能 相 当于 普 瑞 斯 中的 行星齿 轮 、发 电机 和 电动 机 ，由 于采 用 了高 度 集成
Ｈａ ｄｗａ ｅ Ｄｅ ｉ ｎ ｏ ｎ ｒ ｌＳ ｓ ｅ ｏ ｍｐｏ ｎｄ－ｔ ｕｃ ｕ ｅ Ｐｅ ｍ ａ ｎ ａ ｎｅ ｒ ｒ ｓｇ ｎ Ｃｏ ｔ ｏ ｙ ｔ ｍ ｆ Ｃｏ ｕ ｓ ｒ ｔ ｒ ｒ ｎｅ ｔＭ ｇ ｔ
混合动力汽车系统中的永磁同步电机控制研究
ｏ ｔ ｉ ｔ ｎ ｗ ｓａ ｈｅｅ ． ｈ ｅｕ ｓｆ ｍ Ｓｍ ｌ ｉｎ ａ ｄ ｔｅｒａ ｐａ ｏｍ ｅｐ ｒ ｅ ｔｖｒｙ ｔｅｆａｉｉｔ ａｄ ｐｉ ｚ ｉ ａ ｃ ｉ ｄ Ｔ ｅ ｒｓｌ ｒ ｉ ｕａ ｏ ｎ ｈ ｅｌ ｌ ｆ ｘ ｅ ｍ ｎ ｅ ｆ ｈ ｅｓ ｌｙ ｎ ｍ ａｏ ｖ ｔ ｏ ｔ ｔｒ ｉ ｉ ｂ ｉ
量， 充分利 用变流器所能提供 的电压和 电流容量 ， 以维持 系统运行所需要的转矩输 出， 使得每个时刻电机都能充分利用变流器资源
并输出最大功率 ， 可靠性 和动态性能都很 理想 ， 实现了能量最优化 ， 仿真实验和实际平 台实验验证了该方法 的可行性和优越性。 关键词 Ｍ Ｐ ＴＡ 弱磁调速 最大功率输 出 混合动力
在图 ２所示 的 Ｏ Ａ段 上的每一点所对应 的转矩下 ，其 电压
到变流器所能提供的极限电压时， 如果想继续提速 ， 这就需要利 电流处于旋转坐标第二象限）当电机运行速度达到弱磁转折速 。
用 电枢反 应减弱定子磁 场 ， 即增加定子 轴 （ 直轴 ） 电流 （ 定子 极限圆对应的转速即为该 转矩 下的转折速度 ，随着负载转矩 的 加大 ， 转折速度就变得越来越低 ， 满载时所对应 的转折速度 为基
实现 电机的弱磁升速 ， 但是同样存在低速时转 矩脉动 的缺点 。 文 运行 。 ・
３ 办公 自动化 杂 志 ６‘
１ ＭＴ Ａ 轨 迹 控 制 、 Ｐ
…
从 电动机启 动 ，一直 到端 电压达到变流器所能提供 的电压 极 限值 ，这 个 阶段 的 电机 电动 过 程 采 用 ＭＴ Ａ控 制 策 略 ，此 时 Ｐ
２ 弱 磁 控 制 、
当 电 机 按 Ｍ Ｐ 轨迹 运行 ， 速 度 达 到 转 折 速 度后 ， 时 端 ＴＡ 其 此
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2010年第43卷第7期混合动力汽车用复合结构永磁同步电机控制系统硬件设计收稿日期:2009 06 08基金项目:国家863专题课题(2006AA05Z231)、国家自然科学基金(50577011)和教育部 新世纪优秀人才支持计划 (NCET 06 0347)资助项目。
刘 勇,佟诚德,隋 义,闫海媛(哈尔滨工业大学,哈尔滨 150001)摘 要:介绍了复合结构永磁同步电机混合动力系统的基本结构。
针对其双转子结构和混合动力汽车背景,由一片DSP 同时控制定子电机和双转子电机,由ARM 负责通讯,最终完成了控制系统驱动、控制和通讯三大功能模块设计,为实现高效四象限能量变换提供了硬件平台。
关键词:混合动力汽车;复合结构永磁同步电机;电机控制系统中图分类号:TM 341;TM 351 文献标志码:A 文章编号:1001 6848(2010)07 0044 03Hardware Design on Control Syste m of Co m pound structure Per m anentM agnetSynchronousM achine U sed for H ybrid E lectric VehiclesLI U Yong ,TONG Cheng de ,SU I Y ,i YAN H a i yuan (H arbin Instit u te of Technolo gy ,H arbin 150001,Ch ina)Abst ract :In th is paper ,t h e co m pound structure per m anen tm agnet synchronous m ach i n e syste m used for hybrid electric vehic l e w as presented .Due to the doub le rotor structure and hybri d electric vehic le bac k g round ,a DSP w as used for stator m achine and doub le roto rm ach i n e contro l and an AR M contr o ller w as i n char ge o f co mm un icati o n.The hard w are o f driving ,contro l and co mm un ication b l o cks of the contr o l syste m w as designed for four quadrant ener gy transducing .K ey W ords :H ybrid electric veh i c le ;Co m pound struct u re per m anentm agnet synchronous m achine ;M o tor contro l syste m0 引 言由于日益严峻的能源危机和环境污染问题,汽车向着清洁、环保、低油耗、低排放的方向发展,作为理想的零排放或低排放车辆,纯电动汽车(E lectric V eh icle ,简称E V )、混合动力汽车(H ybrid E lectric Veh icle ,简称H EV )和燃料电池汽车(Fuel Ce llVeh icle ,简称FCV )已引起全世界的高度关注。
纯电动汽车受行驶里程限制,暂时难以普及[1];燃料电池汽车具有效率高、低排放、低噪声等优点,但其技术还不成熟、制造成本高,在一段时期内还难以产业化;混合动力电动汽车作为新老技术结合的产物在近阶段最被看好,配合先进的控制系统,可以较小的投资大幅提高燃油利用率,减少尾气排放,混合动力技术也是未来车辆发展的共性关键技术。
复合结构永磁同步电机(C o mpound str ucture Per m anentM agnet SynchronousM achine ,CS P M S M )由定子电机(S tator M ach i n e ,S M )和双转子电机(Doub le Roto rM ach i n e ,DRM )复合而成,是用于混联型混合动力系统[2]的电气功率分配装置,与目前国际混合动力车领域最成功的日本丰田普瑞斯混合动力电动车具有相似的工作原理,其功能相当于普瑞斯中的行星齿轮、发电机和电动机,由于采用了高度集成的结构配置,结构上简单紧凑,控制也更加灵活,是当前国际混合动力车领域的研究热点之一。
复合结构永磁同步电机中定子电机和双转子电机间的电磁耦合非常小,相当于两台独立的电机,但双转子电机具有两个转子,位置检测时需要根据内外转子绝对位置计算出磁极与定子的相对位置,因而需要设计控制器以实现定子电机和双转子电机的协调控制。
混合动力汽车用复合结构永磁同步电机控制系统硬件设计 刘 勇,等1 控制系统结构由复合结构永磁同步电机系统构成的混合动力系统如图1所示[3],双转子电机传递内燃机转矩,定子电机则根据负载转矩需求进行转矩补偿,通过控制该电机的运行可以使内燃机在高效率转速-转矩曲线上运行。
在以内燃机运行点为原点的转速-转矩坐标系中,复合结构永磁同步电机可以运行在四象限中,因而也被称为四象限能量变换器[4 5](Four Quadrant Transducer ,4QT)。
图1 复合结构永磁同步电机混合动力系统控制系统主要包括3部分:驱动模块、控制模块和通讯模块,如图2所示。
两个驱动模块共用直流母线,分别用来驱动定子电机和双转子电机,由功率开关器件及其驱动、保护、电流反馈等部分组成;控制模块以DSP 为核心,主要实现定子电机和双转子电机的控制算法,通过P WM 信号控制驱动模块,同时将驱动模块的错误信号传送至通讯模块;为节省DSP 资源,通讯模块负责控制器与外界的所有的信息传输,包括C AN 总线、RS485、RS232通讯及键盘输入、液晶显示等功能。
模块化的设计思想使系统结构清晰,方便设计调试,同时也提高了系统可靠性。
图2 控制器基本结构2 驱动模块驱动模块设计额定功率为10k W,其主回路拓扑结构如图3所示。
由蓄电池为直流母线供电,母线中串联限流电阻,电容充电完成后通过接触器将其切除,可减小直流侧上电时大电流对电源的冲击。
当直流母线电压过高时,多余的能量通过制动回路泄放。
电机三相和直流母线电流经LE M 模块检测,调理输出供过流保护和控制模块电流反馈使用。
图3 主回路示意图驱动模块原理如图4所示。
三相半桥选用6管I G BT 模块FS100R12KT3,每个I GBT 耐压600V,额定电流为100A,复合结构永磁同步电机样机的双转子电机和定子电机的额定功率均为10k W,尚有很大余量。
I G BT 驱动使用6管I GBT /MOSFET 驱动模块6SD106E ,具有短路和过流保护,门极驱动电流达∀6A,电气隔离电压4000VAC ,具有电压监控及短路保护功能。
驱动模块的大部分数字逻辑由一片PLD EP M 7064处理,其输入信号包括过压(OV )、欠压(UV )、泄放(LEAK )、过流(OC )、过热(OH )、错误(FLT )及来自控制模块的脉宽调制信号(P WM )和接触器控制信号(RELAY )。
无错误发生时,PLD 控制固态继电器(SSR )闭合,接通直流母线,正常输出P WM 信号;一旦检测到有效错误状态则通过基本RS 触发逻辑锁存错误状态,并封锁P WM 信号,关断I GBT ,直至收到控制模块复位信号(RST)。
图4 驱动模块原理示意图3 控制模块控制模块通过一片DSP 同时实现定子电机和双转子电机的矢量控制,硬件原理框图如图5所示。
图5 控制模块原理示意图控制模块处理器采用32位定点DSP T M S320F2812,具有2个事件管理器,每个事件管理器可产出6路带死区的P WM 输出,分别控制2个驱动模块;两片轴角变换器AD2S1200产生的激磁信号经过放大电路分别为两个旋变激磁,同时将旋变的正、余弦模拟信号转换为内、外转子的位置数据;来自驱动模块的错误信号(低电平有效)作为数码管译码器74LS47输入,经数码管显示其组合状态。
设错误组合状态对应数值D =OV #20+UV #21+FLV #22+O H /OC #23,D 的取值与数码管显示的对应关系如图6所示,发生错误时通过数码管显示的数字即可获得错误状态;另一方面,4个错误信号逻辑与的结果作为DSP 功率设备保护中断(PDPI N T)的逻辑输入,当任意错误信号有效时,PDPI N T 即为低电平,P WM 输出变为高阻态,关断功率器件。
控制模块片外存储空间包括256k 位的EEPRO M 25LC256,和一片8K #16双口RAM I D T7025。
需要掉电不丢失的数据保存在EEPROM 中,双口RAM 用来和通讯模块共享数据。
图6 错误信号组合数值与数码管显示对应关系T M S320F2812片内ADC 的转换误差较大,增益误差和偏移误差最大值分别为5%和2%。
控制模块增加了线性误差校正电路,即通过电压参考源REF192和精密分压电路产生2 5V 和1 25V 基准电压,作为ADC 的两个已知输入。
根据两参考电压的转换输出和理想输出计算ADC 转换的增益误差和偏移误差,并将二者补偿到其他的通道,通过线性校正可以达到0 5%的精度[6]。
4 通讯模块控制模块处理器需要同时完成两个电机的控制算法,为节省DSP 资源,保证良好的控制性能和可靠性,控制系统的控制参数、电机参数、期望转矩转速输出及功率保护阈值设定等信息由通讯模块通过各种总线接口或键盘输入,写入双口RAM,DSP 在空闲时间内通过片外地址空间访问双口RAM,读取设置信息并更新内存及EEPROM 存储的相关数据;同时控制模块将系统运行的实时数据写入双口RAM,通讯模块读取后,可以显示在液晶上或发向总线上的其他设备。
原理框图如图7所示。
通讯模块的处理器为32位带数据地址总线的AR MLPC2214,除了通过双口RAM 与控制模块通讯外,还负责管理RS -232/485接口、扫描键盘输入、控制液晶显示。
图7 通讯模块原理框图在汽车环境中,为了减少导线连接数量,提高汽车内部众多测量、控制部件间通讯的可靠性,常采样总线式连接。
CAN 是一种串行多主的总线协议,采用短帧结构,具有可靠性高、速度快、成本低廉等优点,已成为世界汽车电子控制网络的主流发展趋势。
因此,通讯模块主要通讯接口为CAN 。
CAN 接口使用独立C AN 控制器SJ A1000,该控制器复用地址数据总线,而LPC2214地址数据总线独立,没有地址锁存信号(ALE )。