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1、 高等继续教育毕业设计（论文）题 目电动汽车用直流电机驱动控制技术研究 学 生 王强 学 号 1412026001015 联系电话 13992133131 指导教师 朱炳坤 评 阅 人 教学站点 西安站 专 业 机械设计制造及其自动化 完成日期 2016年9月 高等继续教育毕业设计（论文）任务书论文题目电动汽车用直流电机驱动控制技术研究学生姓名王强教学站西安站专业班级机械设计制造及其自动化内容与要求设计（论文）起止时间2015年12月15日至2016年9月10日指导教师签名学生签名摘 要随着全球环境的恶化和能源匮乏的日趋严重，世界上各个国家都越来越关注电动汽车的开发和研究。有着零排放、低噪音和
2、高效率等优点的电动汽车，必将有着广阔的市场前景。本论文主要研究了永磁电动汽车用无刷直流电机的控制技术。文章首先介绍了电动汽车的研究背景和目前的国内、外的发展现状等，分析了电动汽车的系统结构，车用直流电机控制原理及控制方法。其次对电机驱动系统具体的硬件电路进行了设计，然后完成了基于DSP的控制程序的软件设计。在控制器的硬件设计中，采用芯片DSP2407A作为主控芯片。功率主电路选择智能功率模块（IPM）作为逆变模块。并设计了故障保护电路，增强了系统的稳定性和可靠性。系统的软件设计主要根据模块化思想进行。根据油门踏板信号的输入，调整DSP的PWM波输出以达到无刷直流电机调制的目的。设计呈模块化的软
3、件设计，各模块简洁明了，便于程序的移植和扩展。在控制算法上，选用增量式PID控制算法，并在DSP芯片中进行调试。最后，通过实验验证了本控制系统软硬件设计的合理性，对实验数据进行了分析证明了系统运行的稳定性和可靠性。关 键 词：电动汽车；永磁无刷直流电机；PWM控制；DSP芯片；DSP2407A芯片论文类型：理论研究30西安石油大学高等继续教育毕业设计（论文）ABSTRACT With the energy crisis and worsening pollution,the development of vehicles is increasing concerned by countries
4、 all over the world. Electric Vehicle (EV) has many advantages such as zero pollution, low noise and high efficiency, Therefore, it has extensive market. The major work of this thesis is to complete the design of a controller of electric vehicles based on BLDC motor. First of all,we summarize the ba
5、ckground to the study of electric vehicles, research condition and development of technologies, analyse Electric Vehicle structure, controlled theory and method of BLDC motor.Then the thesis takes the overall plan design and detailed hardware circuit design to the motors drive system,and carries on
6、basic software design based DSP. In the part of hardware design,we adopts DSP2407A as the master controlling chip. The thesis selected intelligent power module(IPM) as the inverter module. And then designed fault protection circuit in order to enhance the reliability of the system. Then, the thesis
7、designed software of the system with module. The main function of system software is to adjust the DSPs PWM wave output in order to achieve the purpose of BLDCM speed control, with the accelerator pedal signal input. Module desing is concise and convinent to migrate and expand the programs. The thes
8、is selected the incremental PID control algorithm and tested with the DSP. The experiments verifys the rationality of hardware and software of the control system. The data of experiments indicated the stability and reliability of the system.KEY WORDS: Electric Vehicle; BLDCM; PWM control; DSP; DSP24
9、07A chipTYPE OF THESIS: Application Fundamentals西安石油大学高等继续教育毕业设计（论文）目 录1 绪论71.1 课题背景及选题意义71.2 电动汽车发展及现状81.3 电动汽车系统构成及原理101.4 电动汽车用驱动电机101.5 本课题的主要工作132 电动汽车用永磁无刷直流电机基本原理142.1 无刷直流电机的基本构造142.2电动机本体142.3无刷直流电机的工作原理152.3.1永磁无刷直流电机电流控制技术163 永磁无刷直流电机控制系统的硬件设计193.1 电动汽车用直流电机控制系统硬件整体结构193.1.1 电源设计193.1.2 位
10、置检测电路203.1.3 相电流检测电路203.1.4 异步串行通讯接口电路213.1.5 保护电路214 电动汽车驱动电机控制技术软件设计234.1 软件整体设计234.2 主程序234.3 中断服务244.3.1 位置检测244.4 其他程序254.4.1 换向调节254.4.2 转速计算255结论26参考文献27附 录291绪论1.1 课题背景及选题意义当今社会，汽车已经相当的普及，它的保有量在不断的上升。上个世纪中后期，人们开始大量地使用燃油汽车，由此导致的能源匮乏和环境污染也变得日趋显著1、2。目前，环境污染和石油资源匮乏已成为世界汽车工业的持续发展所面临的两大问题。燃油汽车所排放的
11、废弃对人体健康有着严重的危害性，主要含有二氧化碳、一氧化碳、碳氢化合物、铅化物、氮氧化合物和二氧化硫等，这些污染物形成光化学烟雾、酸雨及酸雾，对农作物、人类健康、禽兽、自然生态系统、森林和建筑，均有着巨大的危害。而且，由燃油汽车的大量使用而导致的城市噪声污染也是不可忽视的。因为高分贝的噪声对人的神经、听觉、消化、心血管、免疫系统、内分泌等造成相当大的危害。目前，世界上污染最严重的10个城市中有7个在中国3,4。再者，长期以来，我国石油供给量总是赶不上需求量。1993年我国从原来的石油净出口国转变成了石油进口国，从国外进口的油品和原油总量远远的超过了出口总量。2010年世华财讯报道，2009年中
12、国石油表观消费量为40837.5万吨，仅次于美国，位居世界第二。预计2012年中国石油消费量还将增长5，供需结构任然偏紧。电动汽车是在道路交通、安全法规各项要求的约束下，以电动车的车载电源为动力，用电机驱动车轮转动而行驶的车辆。它不排放污染气体，固有“零污染”车辆（ZEV）的美称。在环境污染和能源匮乏日益显著的情况下，电动汽车引起了世界各国的广泛关注。曾有资料表明，运行在同一城市环境下的电动汽车和汽油车，前者的能量消耗比后者减少0.65KWHKM。能源消耗中包含电力输送过程中的损耗、能源转化和开矿。调研表明，运行在拥挤的城市道路中的电动汽车和汽油车，前者的能源效率较后者要高40。再者，电动汽车
13、可以利用水、煤炭、核、天然气、潮汐、太阳、风等能源转化为蓄电池所需的电力，它的广泛应用可有效地降低内燃机汽车对石油的依赖性。此外，电动汽车还可避开用电的高峰时间，利用晚上地时间给蓄电池充电，这样，有利于减少费用和均衡电网的负荷。表格1-1列出的是内燃机汽车与电动汽车性能和用途的对比，该表格直观地显示出了电动汽车的诸多优点：噪声低，无污染，花样多，能效高，结构简单，使用和维修较方便。电动汽车的费用支出较多、初期投入较大，只因它的价格比内燃机汽车要高。但随着使用年限的增加，电动汽车的使用费用会越来越低，甚至会比内燃机汽车的还低，因为电动汽车的维修和保养费用较低。如图1-1为两者应用成本比较。表1-
14、1内燃机汽车与电动汽车用途和性能对比表5项目性能用途机动性废气排放噪声震动操作难易能源补给购置费用维修费用作业范围连续作业不通风场所低噪声场所狭窄场所易燃爆场所低温场所汽油汽车好差好一般好好差好好一般一般差一般一般柴油汽车好一般差一般好一般一般好好一般差差一般一般电动汽车好好一般好一般差好差一般好好好好好1.2 电动汽车发展及现状我国从“八五”起开始了对电动汽车的研究和开发，并在这方面取得了一系列丰硕的成果，正在向着产业化方向转化。电动汽车的三大关键技术是电机、电池和电控系统领域，有资料显示，我国于“九五”后在这三方面取得了巨大的进步。其中，获得了质的飞跃的是高性能动力电池。虽然我国的电动汽车在产品的可靠性、稳定性、一致性等方面的现有水平还没能超越外国，均需作进一步地努力，但在这个基础上，我国已经开始进入了电动汽车整车开发的新阶段，并朝着产业化方向发展。发展电动汽车已经被我国当作一项较大的科技攻关项目。这次攻关不光是要突破三大技术-电动控制、电机和电池，而且还要加大努力去向产业化的方向发展。纯电动汽车不仅要突
