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基本信息
- 項目名稱：
- 電動汽車用永磁同步電機(jī)（PMSM）控制器
- 小類：
- 信息技術(shù)
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡介：
- 設(shè)計基于DSP芯片控制的永磁同步電機(jī)雙閉環(huán)及人機(jī)交互的智能控制系統(tǒng)。能夠?qū)崟r檢測永磁轉(zhuǎn)子的空間位置和定子繞組電流，實現(xiàn)速度、電流雙閉環(huán)，通過運(yùn)算實現(xiàn)解耦控制，電動車信息顯示，自動識別外界反饋信息，實現(xiàn)基于優(yōu)化策略模型的智能控制。
- 詳細(xì)介紹：
- 同步電機(jī)控制器以模塊方式組成，分別為控制模塊、驅(qū)動模塊、檢測模塊、通訊模塊以及執(zhí)行模塊。 1、控制模塊：綜合各類控制芯片的優(yōu)缺點，我們最終選擇使用高性能的DSP芯片作為控制核心，研究DSP芯片在同步電機(jī)伺服控制中的應(yīng)用，構(gòu)建其通用應(yīng)用模型。 2、驅(qū)動模塊：綜合當(dāng)前電力電子技術(shù)的發(fā)展情況，特別是電力電子技術(shù)在大電壓，大電流情況下的應(yīng)用。我們決定選擇IGBT作為功率元件構(gòu)成逆變器，同時，研究其在實際應(yīng)用中出現(xiàn)的問題，并尋求解決方案，制作出配套的保護(hù)系統(tǒng)。 3、檢測模塊：從電機(jī)智能化控制需要的角度出發(fā)，構(gòu)建包括電流，速度以及部分外界信息的檢測模型。并驗證其在應(yīng)用中的優(yōu)缺點。 4、通訊模塊：由于電動機(jī)運(yùn)行時的強(qiáng)烈電磁干擾，需要特別考慮通訊的抗干擾能力。因此，在應(yīng)用中重點比較CAN總線通信方式和其他方式的抗干擾性能。 5、執(zhí)行模塊：重點研究永磁步電機(jī)作為汽車驅(qū)動電機(jī)的運(yùn)行特點，總結(jié)規(guī)律，從而尋找一種更合理的控制策略。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 創(chuàng)新點： 1、控制系統(tǒng)響應(yīng)速度快，具有自適應(yīng)性。 2、系統(tǒng)驅(qū)動功率大，抗過載能力強(qiáng)。 3、全數(shù)字化控制，人性化設(shè)計。 4、系統(tǒng)效率高且運(yùn)行穩(wěn)定，經(jīng)濟(jì)環(huán)保。 5、具有系統(tǒng)保護(hù)告警功能，防止誤動作，過載等情況。 技術(shù)關(guān)鍵： 1、雙閉環(huán)控制、矢量控制技術(shù)等先進(jìn)控制理念的綜合性應(yīng)用。 2、IGBT作為逆變單元主功率器件。 3、永磁轉(zhuǎn)子的空間位置和定子繞組電流檢測。 4、DSP處理器作為控制單元的核心。 主要技術(shù)指標(biāo)： 額定功率：5.5KW（±10%） 額定電壓：380V 額定電流：31A 系統(tǒng)效率：>88%
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 目前電動汽車上廣泛采用直流串勵電動機(jī)，但直流電動機(jī)由于存在換向火花，比功率較小、效率較低，維護(hù)保養(yǎng)工作量大，而永磁同步電機(jī)( PMSM)轉(zhuǎn)動慣量小、轉(zhuǎn)矩脈動小、可高速運(yùn)行，具有較高的運(yùn)行效率和較高的轉(zhuǎn)矩密度。再者同電勵磁電機(jī)相比，PMSM具有效率高、功率數(shù)高、調(diào)速范圍寬、對負(fù)載的承受能力強(qiáng)的特點。隨著電機(jī)技術(shù)和電機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展，PMSM必然會成為一個不錯的選擇和將來研究的熱點。 優(yōu)化的控制策略，自適應(yīng)性強(qiáng)，動態(tài)響應(yīng)速度高。 雖然我國在永磁同步電機(jī)控制結(jié)構(gòu)和設(shè)計方面的研究工作具有世界先進(jìn)水平，但是高性能永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)研究跟不上。因此，國內(nèi)永磁同步電機(jī)控制策略的研究顯得尤為重要。對此我們從硬件、軟件兩方面對控制策略進(jìn)行了改進(jìn)，使得其高效且數(shù)字化，控制性能優(yōu)良。
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 無
作品所處階段
- 中試階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 合作生產(chǎn)
作品可展示的形式
- 實物、產(chǎn)品
使用說明,技術(shù)特點和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測
- 使用說明：使用該控制器時，將直流電源接入控制器電源輸入端口，電源輸出端口按Y形接法與同步電機(jī)相連。打開電源，配合功能鍵即可實現(xiàn)電機(jī)的啟動，調(diào)速，剎車等功能。 技術(shù)特點和優(yōu)勢： 1、含檢測傳感系統(tǒng)的場定向控制技術(shù)。 2、啟動加速快，無級調(diào)速，控制性能優(yōu)異。 3、優(yōu)化的控制策略，自適應(yīng)性強(qiáng)，動態(tài)響應(yīng)速度高。 適應(yīng)范圍及推廣前景： 本系統(tǒng)適用于家用小型電動汽車及各種交流同步電機(jī)調(diào)速設(shè)備。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步以及充電設(shè)施的不斷建設(shè)和完善，電動汽車在全球的普及度必然會越來越高。 市場分析及經(jīng)濟(jì)效益： 純電動車相比傳統(tǒng)汽車動力系統(tǒng)，電動機(jī)和控制器的成本更低，能量轉(zhuǎn)換效率更高，因此使用成本也較低。按目前應(yīng)用的電動汽車公布的數(shù)據(jù)，百公里耗電12度，按電價0.5元算，百公里使用成本才6元，而其原形內(nèi)燃車同等情況下成本是46.5元?？傮w來說，本系統(tǒng)將會隨著電動汽車的發(fā)展而具有良好的市場前景和經(jīng)濟(jì)效益，以及更大的技術(shù)提升空間。
同類課題研究水平概述
- 在能源危機(jī)的當(dāng)今時代，國內(nèi)外掀起了利用新能源熱潮。目前國內(nèi)外在積極研究電動汽車用電機(jī)控制器，而永磁同步電動機(jī)控制器的應(yīng)用是未來的方向，如今人們已經(jīng)已經(jīng)在這個領(lǐng)域取得了豐碩的成果。 交流永磁同步機(jī)，其控制技術(shù)日趨成熟，控制器已產(chǎn)業(yè)化。最新的驅(qū)動技術(shù)能使調(diào)速系統(tǒng)體積小、節(jié)能、性能好、轉(zhuǎn)矩大、易實現(xiàn)低速大轉(zhuǎn)矩起動。該系統(tǒng)已得到各大公司的青睞。 電機(jī)所驅(qū)動的負(fù)載千變?nèi)f化,如全部采用通用型電機(jī),在某些情況技術(shù)經(jīng)濟(jì)很不合理.因此,國外大力發(fā)展專用電機(jī),專用電機(jī)約占總產(chǎn)量的80%,通用電機(jī)占20%,而我國恰恰相反,專用電機(jī)占20%,通用電機(jī)占80%,專用電機(jī)是根據(jù)不同負(fù)載專門設(shè)計的,節(jié)能潛力很大。 永磁無刷電動機(jī)優(yōu)點為散熱容易且無碳刷磨損，因此擺脫高速與大功率化的限制，唯一需注意的是如何選配適合的換相感測組件與其安裝位置，因為該類電動機(jī)需要匹配專用的驅(qū)動電路與換相感測組件。目前在混合動力汽車的應(yīng)用越來越多，例如豐田與本田混合動力汽車采用此類電動機(jī)，瞬間輸出功率達(dá)到數(shù)十千瓦與最高轉(zhuǎn)速需求在5000r/min以上。但是，目前國內(nèi)外在電動汽車用永磁同步電動機(jī)的產(chǎn)業(yè)化上只是處于起步階段，在電機(jī)控制的穩(wěn)定性及最優(yōu)調(diào)速策略的理論與技術(shù)上還很不成熟。目前，國內(nèi)外只有很少的永磁電機(jī)混合雙動力電動汽車投產(chǎn)，但它的優(yōu)勢已經(jīng)得到大家的認(rèn)可。
