基本信息
- 項目名稱：
- 電動汽車用永磁同步電機（PMSM）控制器
- 小類：
- 信息技術
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡介：
- 設計基于DSP芯片控制的永磁同步電機雙閉環(huán)及人機交互的智能控制系統(tǒng)。能夠實時檢測永磁轉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。
- 詳細介紹：
- 同步電機控制器以模塊方式組成，分別為控制模塊、驅動模塊、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芯片在同步電機伺服控制中的應用，構建其通用應用模型。 2、驅動模塊：綜合當前電力電子技術的發(fā)展情況，特別是電力電子技術在大電壓，大電流情況下的應用。我們決定選擇IGBT作為功率元件構成逆變器，同時，研究其在實際應用中出現(xiàn)的問題，并尋求解決方案，制作出配套的保護系統(tǒng)。 3、檢測模塊：從電機智能化控制需要的角度出發(fā)，構建包括電流，速度以及部分外界信息的檢測模型。并驗證其在應用中的優(yōu)缺點。 4、通訊模塊：由于電動機運行時的強烈電磁干擾，需要特別考慮通訊的抗干擾能力。因此，在應用中重點比較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作為汽車驅動電機的運行特點，總結規(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
設計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術關鍵和主要技術指標
- 創(chuàng)新點： 1、控制系統(tǒng)響應速度快，具有自適應性。 2、系統(tǒng)驅動功率大，抗過載能力強。 3、全數字化控制，人性化設計。 4、系統(tǒng)效率高且運行穩(wěn)定，經濟環(huán)保。 5、具有系統(tǒng)保護告警功能，防止誤動作，過載等情況。 技術關鍵： 1、雙閉環(huán)控制、矢量控制技術等先進控制理念的綜合性應用。 2、IGBT作為逆變單元主功率器件。 3、永磁轉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。 主要技術指標： 額定功率：5.5KW（±10%） 額定電壓：380V 額定電流：31A 系統(tǒng)效率：>88%
科學性、先進性
- 目前電動汽車上廣泛采用直流串勵電動機，但直流電動機由于存在換向火花，比功率較小、效率較低，維護保養(yǎng)工作量大，而永磁同步電機( PMSM)轉動慣量小、轉矩脈動小、可高速運行，具有較高的運行效率和較高的轉矩密度。再者同電勵磁電機相比，PMSM具有效率高、功率數高、調速范圍寬、對負載的承受能力強的特點。隨著電機技術和電機控制技術的發(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，自適應性強，動態(tài)響應速度高。 雖然我國在永磁同步電機控制結構和設計方面的研究工作具有世界先進水平，但是高性能永磁同步電機控制系統(tǒng)研究跟不上。因此，國內永磁同步電機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行了改進，使得其高效且數字化，控制性能優(yōu)良。
獲獎情況及鑒定結果
- 無
作品所處階段
- 中試階段
技術轉讓方式
- 合作生產
作品可展示的形式
- 實物、產品
使用說明,技術特點和優(yōu)勢,適應范圍,推廣前景的技術性說明,市場分析,經濟效益預測
- 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形接法與同步電機相連。打開電源，配合功能鍵即可實現(xiàn)電機的啟動，調速，剎車等功能。 技術特點和優(yōu)勢： 1、含檢測傳感系統(tǒng)的場定向控制技術。 2、啟動加速快，無級調速，控制性能優(yōu)異。 3、優(yōu)化的控制策略，自適應性強，動態(tài)響應速度高。 適應范圍及推廣前景： 本系統(tǒng)適用于家用小型電動汽車及各種交流同步電機調速設備。隨著技術的不斷進步以及充電設施的不斷建設和完善，電動汽車在全球的普及度必然會越來越高。 市場分析及經濟效益： 純電動車相比傳統(tǒng)汽車動力系統(tǒng)，電動機和控制器的成本更低，能量轉換效率更高，因此使用成本也較低。按目前應用的電動汽車公布的數據，百公里耗電12度，按電價0.5元算，百公里使用成本才6元，而其原形內燃車同等情況下成本是46.5元。總體來說，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濟效益，以及更大的技術提升空間。
同類課題研究水平概述
- 在能源危機的當今時代，國內外掀起了利用新能源熱潮。目前國內外在積極研究電動汽車用電機控制器，而永磁同步電動機控制器的應用是未來的方向，如今人們已經已經在這個領域取得了豐碩的成果。 交流永磁同步機，其控制技術日趨成熟，控制器已產業(yè)化。最新的驅動技術能使調速系統(tǒng)體積小、節(jié)能、性能好、轉矩大、易實現(xiàn)低速大轉矩起動。該系統(tǒng)已得到各大公司的青睞。 電機所驅動的負載千變萬化,如全部采用通用型電機,在某些情況技術經濟很不合理.因此,國外大力發(fā)展專用電機,專用電機約占總產量的80%,通用電機占20%,而我國恰恰相反,專用電機占20%,通用電機占80%,專用電機是根據不同負載專門設計的,節(jié)能潛力很大。 永磁無刷電動機優(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，因為該類電動機需要匹配專用的驅動電路與換相感測組件。目前在混合動力汽車的應用越來越多，例如豐田與本田混合動力汽車采用此類電動機，瞬間輸出功率達到數十千瓦與最高轉速需求在5000r/min以上。但是，目前國內外在電動汽車用永磁同步電動機的產業(yè)化上只是處于起步階段，在電機控制的穩(wěn)定性及最優(yōu)調速策略的理論與技術上還很不成熟。目前，國內外只有很少的永磁電機混合雙動力電動汽車投產，但它的優(yōu)勢已經得到大家的認可。
