电动汽车中轴向磁场磁通切换永磁电机控制系统设计.docx

摘要：轴向磁场磁通切换型永磁电机(AFFSPMM)是一种新型的永磁无刷交流电机，它不仅具备了轴向磁场永磁电机转子结构简单可靠，轴向尺寸短的优点，还拥有磁通切换永磁电机功率密度大、效率高的优点。本文以一台6/13定/转子极混合励磁轴向磁场磁通切换型永磁电机为研究对象，设计电机控制系统，搭建电机控制系统的硬件平台。

首先，对AFFSPM 电机的基本结构、混合励磁原理以及磁通切换原理进行了详细的介绍分析。

其次，在三相静止abc参考坐标系中建立了电机的数学模型，分别推导了电机的电压方程、转矩方程、机械运动方程和磁链方程，介绍了单位功率因数控制、最小铜耗控制和id = 0控制三个电流矢量控制策略。本课题所使用的是id = 0矢量控制策略。

接着，运用Altium Designer软件设计轴向磁场磁通切换永磁电机控制电路，包括电压和电流采样调理模块、温度检测调理模块，转速及位置角检测模块、驱动模块、电源模块以及信号转接输送模块，并利用Protel软件搭建各部分电路，对其设计参数进行仿真验证。

最后，制作电机控制硬件电路板并进行硬件测试，对比测试与仿真结果，验证电机控制系统硬件电路的正确性。搭建电机控制系统实验平台，基于此平台进行软件和硬件的联合调试，在开环状态下对电机空载特性进行实验研究。

关键词：AFFSPM电机；混合励磁；磁通切换；TMS320F28335

目录

摘要

ABSTRACT

第一章 绪论-1

1.1 课题的研究背景与研究意义-1

1.2课题研究现状与发展趋势-2

1.2.1电动汽车常用驱动电机研究现状-2

1.2.2电动汽车驱动电机控制策略研究现状与发展趋势-3

1.3本课题研究内容-4

第二章 轴向磁场磁通切换永磁电机的基本工作原理-5

2.1 轴向磁场磁通切换永磁电机的结构-5

2.2 AFFSPM电机基本原理-6

2.2.1 磁通切换的原理-6

2.2.2混合励磁的原理-7

2.3 本章小结-8

第三章 AFFSPM电机矢量控制策略-9

3.1 AFFSPM电机矢量控制系统结构框图-9

3.2 三相静止abc参考坐标系中的数学模型-10

3.3 AFFSPM电机矢量控制策略-13

3.3.1 单位功率因数控制-14

3.3.2 最小铜耗控制-15

3.3.3 id=0控制-16

3.4本章小结-17

第四章 AFFSPM电机控制系统硬件设计-18

4.1 电机硬件控制系统结构框图及设计流程图-18

4.2 电源模块设计-19

4.3 电压采样调理模块-21

4.4 电压调理电路-22

4.4.1 电压调理电路设计-22

4.4.2 电压调理电路仿真-23

4.5 电流采样及调理电路-24

4.5.1 电流采样及调理电路设计-24

4.5.2 电流调理电路仿真-25

4.6 温度采样调理电路-26

4.6.1 温度采样调理电路设计-26

4.6.2 温度采样调理电路仿真-27

4.7 电机转速、位置角检测电路-28

4.8 驱动电路设计-31

4.9 本章小结-31

第五章 实验调试与分析-32

5.1 硬件电路测试-32

5.1.1 电压调理板测试-32

5.1.2 电流调理板测试-33

5.1.3温度采样调理板测试-35

5.1.4 驱动电路测试-36

5.2 AFFSPM电机控制系统实验平台-37

5.3 AFFSPM电机控制系统实验测试-38

5.5 本章总结-38

第六章 总结与展望-40

6.1 全文总结-40

6.2 对社会、环境、文化的影响-40

6.3 课题展望-41

参考文献-42

在校期间的学术成果-45

致谢-46