BSG電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)及電磁兼容性研究.pdf

1、混合動(dòng)力汽車相比于傳統(tǒng)汽車具有節(jié)約能源及減少排放等優(yōu)點(diǎn)，其中BSG(Belt Driven Starter Generator)混合動(dòng)力汽車以對(duì)原車改動(dòng)小、成本低而受到越來(lái)越多的重視。本文的BSG電機(jī)是采用混合勵(lì)磁同步電機(jī)(Hybrid Excitation Synchronous Machine，HESM)技術(shù)，這種電機(jī)的轉(zhuǎn)矩性能在很大程度上優(yōu)于永磁同步電機(jī)以及電勵(lì)磁同步電機(jī)，具有廣泛的應(yīng)用前景，因而研究其驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)及電磁兼容性具有重要

2、意義。
　　 本文首先建立了BSG電機(jī)dq同步坐標(biāo)系中的數(shù)學(xué)模型，應(yīng)用直接轉(zhuǎn)矩控制(Direct Torque Control)原理，以空間電壓矢量控制算法為內(nèi)核實(shí)現(xiàn)了BSG電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)的原型機(jī)。然后在控制策略方面，針對(duì)BSG系統(tǒng)特定應(yīng)用環(huán)境，從電機(jī)定子和轉(zhuǎn)子分別著手分析，提出了解決直流母線電壓跌落以及轉(zhuǎn)矩波動(dòng)等問題的有效方法，最后對(duì)整個(gè)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)的電磁干擾源和傳播路徑機(jī)理進(jìn)行深入分析，建立了MOSFET高頻模型，針對(duì)功率

3、開關(guān)這個(gè)主干擾源，就其通過電源線耦合產(chǎn)生的差模干擾設(shè)計(jì)了一種直流母線布線結(jié)構(gòu);就其通過地線公共阻抗耦合產(chǎn)生的共模干擾提出了一種前饋型有源電磁干擾(EMI)濾波器，詳盡和系統(tǒng)地分析了濾波器的結(jié)構(gòu)、參數(shù)對(duì)性能的影響。并在此基礎(chǔ)上完成BSG電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)，事先考慮系統(tǒng)的電磁兼容性，可以大大提高控制器的設(shè)計(jì)開發(fā)周期，減少調(diào)試工作量，降低開發(fā)成本。
　　 為了提高BSG混合動(dòng)力轎車的啟動(dòng)迅速性，本文針對(duì)空間電壓矢量算法，在S

4、VPWM過調(diào)制區(qū)域進(jìn)行電壓擴(kuò)展，減小轉(zhuǎn)矩波動(dòng);另一方面，本文采用重復(fù)控制方法動(dòng)態(tài)補(bǔ)償死區(qū)效應(yīng)，彌補(bǔ)SVPWM死區(qū)產(chǎn)生的電壓跌落，提高BSG電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)輸出電壓;同時(shí)利用BSG電機(jī)勵(lì)磁電流可控這一優(yōu)勢(shì)，本文采用滑模觀測(cè)器的控制策略根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)過程中轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩的變化來(lái)實(shí)時(shí)調(diào)整勵(lì)磁電流，可以解決系統(tǒng)由于參數(shù)攝動(dòng)、非線性和電磁干擾對(duì)系統(tǒng)控制性能的影響，實(shí)現(xiàn)BSG轎車快速響應(yīng)、平穩(wěn)起動(dòng)的目的。
　　 BSG電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)的電磁兼容

5、性直接影響到整車的可靠性。本文針對(duì)BSG電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)的傳導(dǎo)EMI問題，首先建立了驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)的高頻傳導(dǎo)干擾模型，深入分析了MOSFET的高頻模型，以及參數(shù)的提取，利用Saber仿真軟件進(jìn)行分析，并與線性阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)的共模傳導(dǎo)干擾的分析結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，優(yōu)化系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)，然后基于模型提出了有效的抑制措施。針對(duì)PWM信號(hào)的頻譜特性以及電力電子線路的固有特征，設(shè)計(jì)了控制系統(tǒng)的直流母線銅排，有效得抑制了電源線上的差模傳導(dǎo)干擾。針對(duì)PWM信號(hào)產(chǎn)生

6、的共模干擾，提出了采用前饋型有源EMI濾波器來(lái)抑制主電路和BSG電機(jī)勵(lì)磁繞組驅(qū)動(dòng)電路通過地線公共阻抗耦合到控制電路的共模傳導(dǎo)EMI。
　　 本文針對(duì)BSG電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)的性能和傳導(dǎo)電磁干擾做了大量的實(shí)驗(yàn)研究以及路試分析，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)可以有效提高直流電壓利用率;設(shè)計(jì)的EMI濾波電路，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，同時(shí)不需要額外的供電電源，可以有效抑制系統(tǒng)的共模電磁干擾，設(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)完全滿足國(guó)際電磁干擾的B類標(biāo)準(zhǔn)，提高了整個(gè)BSG