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石油资源的逐步枯竭、环境日益恶化等问题,使得研究节能、替代能源和汽车环保技术越来越迫切。纯电动汽车虽然能做到“零排放”、无污染,但受储能电池技术的制约,一次充电后的续驶里程较短。太阳能汽车采用太阳能和储能电池作为混合动力源,太阳能与电池协同工作,提供了足够的能量来解决续驶里程不足的问题。为了更好的发挥混合动力的优越性,对这种混合动力汽车动力系统的合理配置和控制显得非常重要。因此研究系统中各种能量的变换具有很大的价值。本文介绍了太阳能电动汽车驱动与控制系统的设计和研制。论文首先按照动力学原理,运用基本的汽车理论和电动机理论计算电动机所需的功率、转速等参数。在确定太阳能电池板的面积以及容量后,对所需的储能电池的容量进行了计算,并针对锂离子电池设计了一套简单的电池监控装置;其次,详细的介绍了太阳能最大功率追踪装置的设计研制,给出了实验结果和分析;最后为无刷直流电动机设计了驱动器,同样给出了装置的实验结果及分析。其中针对太阳能电池阵列输出特性的非线性,采用Buck主电路设计了最大功率追踪控制器,通过计算得出了主电路的参数。比较了几种典型的控制算法以后,针对储能电池这一特殊负载,采用充电电流反馈控制方式,即可实现最大功率追踪,又可控制储能电池的充电电流,最后基于PIC16F877单片机实现全数字控制。论文详细阐述了无刷直流电机的调速原理,在建立无刷直流电动机等效模型后,应用一般工程设计方法解决双闭环调速系统两个调节器的设计问题,并在Matlab/Simulink中按功能进行模块化建模,用M文件来编写功能函数,实现了电流和转速的双闭环调速系统的仿真。并对无刷直流电动机的启动过程进行了分析,提出了利用软件实现电动机软启动的方法,无刷直流电动机控制器采用全桥主电路结构,通过计算仿真进行了主电路参数设计。最后基于DSP的全数字控制电路实现了转速及电流双环PI控制。利用所研制的控制器进行了大量的实验,通过对实验结果的分析,验证了数字控制方案的合理性与实用性。本文所做的工作为进一步研究打下了良好的基础。
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Degree: 工学硕士
Mentor: 康龙云
Student No.:
Year: 2006
Language: Chinese
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