開關(guān)磁阻電機(jī)控制器硬件設(shè)計(jì)及底層驅(qū)動(dòng)開發(fā).pdf

1、開關(guān)磁阻電機(jī)的發(fā)展已有100多年，近50年是其快速發(fā)展的階段，我國(guó)對(duì)開關(guān)磁阻電機(jī)的研究始于1984年。包含開關(guān)磁阻電機(jī)的控制系統(tǒng)，結(jié)合了交、直流電機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，是一種新型的電動(dòng)車用調(diào)速控制系統(tǒng)。如今，大氣的嚴(yán)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(duì)稱的關(guān)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(dòng)汽車應(yīng)運(yùn)而生，電動(dòng)汽車折合的油耗成本低并且環(huán)保。開關(guān)磁阻電機(jī)應(yīng)用在電動(dòng)汽車領(lǐng)域也符合時(shí)代的需要，開關(guān)磁阻電機(jī)作為

2、電動(dòng)汽車用驅(qū)動(dòng)電機(jī)具有成本低、效率高、簡(jiǎn)單靈活和調(diào)速性能優(yōu)秀等的優(yōu)點(diǎn)。此外，開關(guān)磁阻電機(jī)還廣泛的應(yīng)用于通用工業(yè)、紡織機(jī)械、煤炭油田和家用電器等領(lǐng)域。因此，本文以高爾夫球車的車用驅(qū)動(dòng)電機(jī)設(shè)計(jì)為背景，基于開關(guān)磁阻電機(jī)，設(shè)計(jì)控制器硬件電路以及底層驅(qū)動(dòng)。
　　本文從開關(guān)磁阻電機(jī)和車用驅(qū)動(dòng)電機(jī)的研究背景、國(guó)內(nèi)外發(fā)展動(dòng)態(tài)和深遠(yuǎn)意義的簡(jiǎn)單介紹引出本課題的研究。通過對(duì)比分析幾種車用驅(qū)動(dòng)電機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)，開關(guān)磁阻電機(jī)因其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、氣動(dòng)特性好、動(dòng)態(tài)響應(yīng)快

3、、效率高和調(diào)速性能好等的優(yōu)點(diǎn)而被優(yōu)先選作電動(dòng)汽車的驅(qū)動(dòng)電機(jī)。基于開關(guān)磁阻電機(jī)結(jié)構(gòu)的非線性考慮，通過分析研究開關(guān)磁阻電機(jī)的工作原理，分析電路方程、機(jī)械方程和機(jī)電聯(lián)系方程，研究線性模型、準(zhǔn)線性模型和非線性模型。為便于分析，針對(duì)理想線性模型，分析開關(guān)磁阻電機(jī)的相電感特性、磁鏈特性、電流特性和電磁轉(zhuǎn)矩特性，總結(jié)得出開關(guān)磁阻電機(jī)在各個(gè)速度范圍內(nèi)運(yùn)行時(shí)的特性。
　　其次，有三種基本方法來完成開關(guān)磁阻電機(jī)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(guān)斷的角度，來完成電機(jī)的速度控制?？偨Y(jié)得出了雙閉環(huán)PI控制的開關(guān)磁阻電機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng):外環(huán)速度PI控制、內(nèi)環(huán)電流PI控制。以高爾夫球車為應(yīng)用背景，設(shè)計(jì)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(qū)動(dòng)電路、緩沖吸收電路、電流電壓檢測(cè)電路、轉(zhuǎn)子位置信號(hào)檢測(cè)電路、溫度檢測(cè)電路、CAN通信模塊、電流斬波電路、電壓轉(zhuǎn)換電路、保護(hù)電路和人機(jī)交互接口電路。為準(zhǔn)確獲取轉(zhuǎn)子的位置信號(hào)，方

5、便計(jì)算速度，本設(shè)計(jì)選用有位置檢測(cè)器?；陔姍C(jī)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(duì)稱半橋主電路，功率開關(guān)管選用場(chǎng)效應(yīng)管MOSFET。為滿足電流參數(shù)的要求，采用兩個(gè)MOSFET管并聯(lián)承受大電流。為實(shí)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(jìn)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(shè)計(jì)電路的可靠性。
　　最后對(duì)電路板進(jìn)行測(cè)試和分析，并對(duì)本設(shè)計(jì)進(jìn)行總