開關磁阻電機控制器硬件設計及底層驅動開發(fā).pdf

1、開關磁阻電機的發(fā)展已有100多年，近50年是其快速發(fā)展的階段，我國對開關磁阻電機的研究始于1984年。包含開關磁阻電機的控制系統(tǒng)，結合了交、直流電機調速控制系統(tǒng)的優(yōu)點，是一種新型的電動車用調速控制系統(tǒng)。如今，大氣的嚴重污染和石油資源的日漸消耗與汽車數(shù)量的激增成不對稱的關系，作為家庭必選的出行工具的汽車面臨巨大的壓力，所以，電動汽車應運而生，電動汽車折合的油耗成本低并且環(huán)保。開關磁阻電機應用在電動汽車領域也符合時代的需要，開關磁阻電機作為

2、電動汽車用驅動電機具有成本低、效率高、簡單靈活和調速性能優(yōu)秀等的優(yōu)點。此外，開關磁阻電機還廣泛的應用于通用工業(yè)、紡織機械、煤炭油田和家用電器等領域。因此，本文以高爾夫球車的車用驅動電機設計為背景，基于開關磁阻電機，設計控制器硬件電路以及底層驅動。
　　本文從開關磁阻電機和車用驅動電機的研究背景、國內外發(fā)展動態(tài)和深遠意義的簡單介紹引出本課題的研究。通過對比分析幾種車用驅動電機的優(yōu)缺點，開關磁阻電機因其結構簡單、氣動特性好、動態(tài)響應快

3、、效率高和調速性能好等的優(yōu)點而被優(yōu)先選作電動汽車的驅動電機?；陂_關磁阻電機結構的非線性考慮，通過分析研究開關磁阻電機的工作原理，分析電路方程、機械方程和機電聯(lián)系方程，研究線性模型、準線性模型和非線性模型。為便于分析，針對理想線性模型，分析開關磁阻電機的相電感特性、磁鏈特性、電流特性和電磁轉矩特性，總結得出開關磁阻電機在各個速度范圍內運行時的特性。
　　其次，有三種基本方法來完成開關磁阻電機的控制:電流斬波控制、電壓斬波控制和角度

4、位置控制。通過改變開通和關斷的角度，來完成電機的速度控制?？偨Y得出了雙閉環(huán)PI控制的開關磁阻電機調速控制系統(tǒng):外環(huán)速度PI控制、內環(huán)電流PI控制。以高爾夫球車為應用背景，設計控制器硬件電路，以DSP芯片F(xiàn)2812為主控芯片。包括外圍接口電路、功率變換器主電路及其驅動電路、緩沖吸收電路、電流電壓檢測電路、轉子位置信號檢測電路、溫度檢測電路、CAN通信模塊、電流斬波電路、電壓轉換電路、保護電路和人機交互接口電路。為準確獲取轉子的位置信號，方

5、便計算速度，本設計選用有位置檢測器?；陔姍C和功率變換器的成本與體積的考慮，功率變換器主電路選用三相的不對稱半橋主電路，功率開關管選用場效應管MOSFET。為滿足電流參數(shù)的要求，采用兩個MOSFET管并聯(lián)承受大電流。為實現(xiàn)電氣隔離，控制電路和功率電路、模擬電路和數(shù)字電路等電路之間用高速光耦進行分隔。之后，給出PCB板，以及在制板過程中，布局布線的技巧，分析和改善了設計電路的可靠性。
　　最后對電路板進行測試和分析，并對本設計進行總