电动汽车驱动电机及控制系统

论文编号:ZD412  论文字数:30920,页数:57，有开题报告，任务书，文献综述

摘  要
 随着石油资源的减少和人们环保意识的提高，电动汽车的发展越来越受到人们的重视，各大汽车公司都投入到了电动汽车的开发当中，我国也将电动汽车作为开发的重点，投入了大量的资金支持开发。电动汽车的开发呈现一种欣欣向荣的景象。本课题是电动汽车电机及控制系统，电动汽车采用永磁无刷直流电机作为驱动电机，本设计使用TI公司的TMS320LF2407DSP芯片作为其核心控制芯片，利用DSP芯片的高速计算能力和先进的外设，实现其驱动装置的全数字化控制。其核心控制算法采用双闭环PID算法，采用了TMS320LF2407以后，不仅简化了系统的外围设备，降低了系统的功耗，而且还提高了系统的准确性和实时性，获得了更好的控制效果。本论文重点进行了下面几个方面的研究工作：了解稀土永磁无刷直流电机的工作原理；仔细研究了TMS320LF2407的结构和工作原理；控制方案的选择和制定；编写驱动装置控制器的软件部分；程序的调试 和结果分析；CAN协议的研究和CAN通讯的实现。实验证明了控制软件的正确性和控制方案的可行性。
关键词:电动汽车，永磁无刷直流电动机，DSP, CAN，全数字化

Abstract
 Along with the reduce of petroleum resource and enhancement of environment protecting consciousness, electric motor becomes more and more important to people. What is more, some famous motor manufacturers begin to research electric motor. The government of China has already plough a large quantity of fund into the development of electronic motor. The task is item of Guangdong province. TMS320LF2407 DSP of TI corp. will become core of controlling. Using speed calculating capability and advanced peripheral device to realize digitalized control of driving device. Core of control arithmetic is double closed loop arithmetic. Exterior facilityof system become simple, reduces power and enhances veracity by using DSP chip. The paper emphasis on several work described as follows: Theory of thulium no-brush DC motor will be research. The framework and theory of TMS320LF2407 will be research. Selecting and establishing the method of control. Writing the soft of control arithmetic. Debugging program and analyzing result. The research of CAN protocol and the realization of CAN communication.
Keywords: Electrical Vehicle, BLDC, DSP, CAN, figure
目   录
摘  要…………………………………………………………………………………………1
Abstract ………………………………………………………………………………………2
 第1章 绪论 …………………………………………………………………………………3
1.1电动汽车的发展背景…………………………………………………………………3
        1.1.1资源问题 ………………………………………………………………………3
 1.1.2环保问题……………………………………………………………………………3
1.2电动汽车的行业风险分析……………………………………………………………3
 1.2.1产业风险 ………………………………………………………………………4
 1.2.2技术风险 ………………………………………………………………………4
1.3 电动汽车行也的前景与展望 ………………………………………………………5
    1.4 课题研究的内容与意义 ……………………………………………………………5
第2章 稀土永磁无刷直流电动机的组成与原理 …………………………………………6
2.1 电动汽车的种类   …………………………………………………………………6
2.2 组成环节 ……………………………………………………………………………6
 2.2.1电动机本体   …………………………………………………………………7
 2.2.2 逆变器…………………………………………………………………………7
2.2.3 转子位置传感器 …………………………………………………………………7
2.3 工作原理 ……………………………………………………………………………8
第3章 TMS320LF2407的简介……………………………………………………………11
 3.1 DSP的发展现状  …………………………………………………………………11
    3.1.1 DSP芯片的基本结构和特征 ………………………………………………11
    3.1.2 DSP芯片的结构特点 ………………………………………………………15
 3.2 TMS320LF2407 DSP控制器………………………………………………………16
 3.3 TMS320LF2407 DSP控制器主要功能……………………………………………17
 3.4事件管理模块………………………………………………………………………20
 3.5CAN控制模块………………………………………………………………………21
 3.6片内外设……………………………………………………………………………22
 3.7DSP仿真开发工具的选择…………………………………………………………22
第4章 系统总体设计方案与控制策略研究   ……………………………………………26
 4.1系统总体设计方案…………………………………………………………………26
    4.1.1 主回路 ………………………………………………………………………26
    4.1.2位置检测方案  ………………………………………………………………26
    4.1.3 速度检测方案 ………………………………………………………………26
    4.1.4 电流检测方案 ………………………………………………………………26
    4.1.5 速度调节方案 ………………………………………………………………27
    4.1.6 电流调节方案 ………………………………………………………………27
 4.2 PID调节的基本原理 ………………………………………………………………28
    4.2.1 PID调节器各参数对控制效果的影响  ……………………………………29
    4.2.2 常用的PID参数的整定方法  ………………………………………………29
    4.2.3 PID控制器的局限性和及其发展方向  ……………………………………30
第5章 系统软硬件实现方案   ……………………………………………………………32
   5.1 数据处理板 …………………………………………………………………………32
       5.1.1 速度及其位置检测器--QEP电路…………………………………………32
       5.1.2 用比较单元和PWM电路产生PWM波形 …………………………………33
       5.1.3 A/D转换电路及实现  ……………………………………………………34
       5.1.4保护电路  …………………………………………………………………35
   5.2 功率驱动板 ………………………………………………………………………35
       5.2.1驱动集成电路PM300CVA060  …………………………………………35
       5.2.2光耦电路……………………………………………………………………36
   5.3 COFF文件格式……………………………………………………………………36
   5.4 汇编语言的编程实现………………………………………………………………36
       5.4.1 主程序的实现………………………………………………………………37
       5.4.2 中断程序的实现……………………………………………………………37
       5.4.3 CAN总线通讯设计 …………………………………………………………39
参考文献 ……………………………………………………………………………………45
致谢 …………………………………………………………………………………………48
附录 A TMS320LF2407功能结构图 ………………………………………………………49
附录 B 调速系统硬件结构原理图………………………………………………………50

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