电动汽车异步电动机调速控制系统设计开题报告.doc

南阳理工学院毕业设计（论文）开题报告电子与电气工程 学院 电气工程及其自动化 专业课题名称：电动汽车异步电动机调速控制系统设计学生姓名： 杨修光 学 号： 1309614042 指导教师： 张菊艳 讲师 报告日期： 2015.01.10 1 本课题所涉及的问题在国内（外）的研究现状综述 选题的目的及意义：随着交通运输业的快速发展，节能、环保的理念得到了越来越广泛的重视，电机交流变频调速技术以其优异的调速和启动、制动性能，高效率、高功率因数，显著的节电效果，进而可以改善工艺流程，提高产品质量，改善工作环境，推动技术进步，以及广泛的适用范围等许多优点而被国内外公认为最优发展前途的调速方式，给电动汽车的研发开辟了新的前景。电机驱动系统是电动汽车最关键的部分之一，它决定整车的性能，国外电动汽车开始使用交流驱动系统来取代直流驱动系统，已成为驱动系统的主流。目前我国交流异步电动机驱动系统的研究在满足电动汽车特殊要求方面还处于研究阶段。本题目从应用角度出发，要求学生掌握电动汽车异步电动机调速系统的控制电路及基本工作原理，熟悉和应用相关知识，了解系统设计的方法和过程，通过设计体会异步电动机调速系统在汽车领域内的潜能，了解电动汽车异步电动机调速系统的发展过程，理解多学科交叉、融合的发展趋势，培养学生独立思考和分析设计问题的工作能力。（1） 、本课题主要涉及问题： 首先是明确研究思路。研究的思路主要是理论的提出，电路模型的建立，各种方案的比较，电器元件的选择，最终方案的确定。其次是研究的方法。研究的方法主要以整体考虑，分块研究的方式，整体考虑系统的结构框图，绘制电气原理图以及系统软件的总体设计，分块研究所需要的各个电器元件以及软件设计的各个不分，最终将各个分块整合以实现电动汽车异步电动机调速系统设计。（2）、国外研究现状： 在电动汽车异步电动机调速系统方面，日本本田公司的Insight混合动力汽车，被美国环保总署评为2001年美国十大节能汽车的第一名，丰田汽车公司的prius混合动力汽车获得第二名。美国能源部与三大汽车公司迄今已开发出多种形式的混合动力电动汽车，例如克莱斯勒ESX3、福特的Prodigy2000、通用的Plecept和Benz等，PNGV项目在HEV性能仿真、汽车集成动力模块等技术领域取得了显著成就。（3）、国内研究现状：在国内，“电动汽车技术研究”是国家科委“八五”科技攻关项目。在清华大学的组织下，研制出7辆16座电动轻型客车；“九五”期间，东风汽车公司承担并完成了国家重大科技攻关项目“电动轿车概念车设计”的整车（BF）研制工作。“九五”末期我国在电动汽车的三大关键技术领域（电池、电机、电控系统）取得突破。科技部已将电动汽车产业化列为“十五”国家863重大科技攻关项目，“十五”期间。国家计划投入近10亿元来支持电动汽车的前瞻性研究。在“九五”科技攻关计划的推动下，我国开发出多种电控发动机，在电机控制方面取得了重大突破。但在双能量源混合动力电动汽车动力系统的自动控制方面刚刚起步，包括控制算法的研究和控制器的开发，还未有完整的系统。2 本人对课题任务书提出的任务要求及实现预期目标的可行性分析（1）、任务要求：1）查找与本设计项目有关的材料。2）了解电动汽车异步电动机调速系统原理作用，能够运用交流调速系统特点到整个系统中。3) 异步电动机转矩转速适度调节4）根据实验室条件，系统部分仿真，部分试验验证。（2）、可行性分析：1）研究的必要性：电动汽车是以车载电源为动力，用电机驱动车辆行驶，符合道路交通、安全法规各项要求的车辆。它是涉及到机械、电力、电子、计算机控制等多种学科的高科技产品。电动汽车的关键技术包括蓄电池技术及电池管理，车体技术，电机及其驱动控制系统。电动汽车是由车体、电机驱动系统、储能电池和能量管理系统组成的，其中电机驱动系统是最关键的部分之一。2）设计原理可行性：通过自己查阅电动汽车异步电动机调速系统有关的知识以后，对整个设计思路有个大致的了解。这次升级的主要环节就是首先要理解电动汽车工况对电机驱动系统的特殊要求，电机驱动系统除了具有普通电气传动的共性外，还应满足电动汽车特定的用途的要求。基速以下大转矩以适应快速启动、加速、负荷爬坡、频繁启停等要求，基速以上小转矩、恒功率、宽范围以适应最高车速和公路飞驰、超车等要求。整个转矩/转速运行范围内的效率最优化，以谋求电池一次充电后的续驶里程尽可能长。电机及电控装置结构坚固、体积小、重量轻、抗颠簸振动。操纵性能符合司机驾驶习惯，运行平稳，乘坐舒适，电气系统失效保障措施完善。单位功率的系统设备价格尽可能的低。3）知识能力的可行性：通过综合运用平时所掌握的异步电机变频调速技术、PLC专业知识、和以前课程设计中所培养的解决实际问题的能力及实践动手能力完成利用交流变频原理设计了交-直-交电压型SPWM变频器，逆变电路运用了IGBT模块，仿真出波形，达到预期的结果，验证此方案的可行性4）实验条件的可行性：学院具备该方面的实验室与试验测试设备，并且软件部分可实现仿真。在老师的精心指导下，按照研究课题设计要求经过设计、调试与测试分析，一定能够按计划完成研究任务的系统设计指标，理论与实际相结合起来。3本课题需要重点研究的关键问题及解决的思路（1）、关键问题（包含系统设计指标）：1）异步电动机的控制方案。2）主电路的设计和外围配件的选择。3）变频器的控制方法。4）调速系统的仿真实现5) 加、减速时间电阻设置 6) 信号正弦波形的采用7) 电路模块化结构的运用。（2）、主要设计内容：1)系统结构的设计；2)熟悉并掌握电动汽车异步电动机调速控制的原理和要求；3)系统控制电路的设计；4)变频器原理框图的设计；5)参数设定信号的控制；6)外部信号的控制；7)系统运行过程的分析；8)相关设计的说明。（3）、解决思路：1）首先熟悉三相pwm波形发生器的原理及其应用方向，以便于更好的使得电动汽车异步电动机调速控制系统的使用效果。 2）变频器在工作中由于整流和变频，周围产生了很多的干扰电磁波，这些高频电磁波对附近的仪表、仪器有一定的干扰，而且会产生高次谐波，这种高次谐波会通过供电回路进入整个供电网络，从而影响其他仪表。如果变频器的功率很大占整个系统25%以上，需要考虑控制电源的抗干扰措施3）通过对以前变频器知识的学习，根据实际生产中对变频器额定值和性能的指标要求，计算功率、转矩、容量等，选取合适该设计中的电动机和变频器。4完成本课题所必须的工作条件（如工具书、实验设备或实验环境条件、某类市场调研、计算机辅助设计条件等等）及解决的办法：（1）、南阳理工学院电子系电气实验室。（2）、技术支持：1) 三相PWM波形发生器、异步电机、变频器、2) 南阳理工学院图书馆。（3）、主要参考资料：1马宪民，电动汽车的电气驱动系统，西安公路交通大学学报，2010,21（3）：83-862 阿布里提。阿布都拉，清水健一，电动汽车的发展状况和开发动向，电工电能新技术，2008，（1）：49-533 宋慧，胡骅，电动汽车的现状及发展，汽车电器，2009，（2）：53574王树编著.变频调速系统设计与应用M.北京：机械工业出版社,2005.110-1685刘松编著.电力拖动自动控制系统M.北京：清华大学出版社, 2006.51-61.6李天义 异步电机矢量控制系统的节能研究J -电力电子技术2009(7) 7 董讷.李楠 异步电动机轻载节能控制系统研究 J -机电工程技术2009(7)8 罗海福等.一种参数模糊自适应模糊PID的设计与仿真J.自动化与仪器仪表，2008,95(3):13 9张舟云,贡俊. 新能源汽车电机技术与应用M.上海科学技术出版社,2012.10石川宪二,新能源汽车技术及其未来M.译者,康龙云 余开江.科学出版社,2012.11 Bose B K.Patel N R.Rajashekara K A neuro- fuzzy-based on-Line efficiency optimization control of a stator flux-oriented direct vector-controlled induction motor drive 2007(2) 12 Matsuse K Katsuta Fast rotor flux control of vector controlled induction motor operating at maximum efficiency for electric vehicles 200613 Rowan T M.Lipo T A A quantitative analysis of induction motor performance improvement by SCR voltage control 2003(3)（4）、英文资料翻译及其它要求：1）翻译相关英文资料2）撰写毕业设计论文5完成本课题的工作方案及进度计划进度安排：第一阶段：熟悉要求，查找相关资料。 1周第二阶段：撰写开题报告。 2-3周第三阶段：设计、实习阶段。 4-10周第四阶段：分系统结合、协调阶段。 11-12周第五阶段：系统修改阶段、参与人员座谈及制定和执行整改计划。 13周第六阶段：联调、仿真、资料整理阶段。 14-15周第七阶段：答辩。 16周6指导教师审阅意见 指导教师（签字）： 年 月 日7系毕业设计（论文）工作领导小组评审意见 领导小组组长（签字）： 学院（签章） 年 月 日说明：1. 本报告必须由承担毕业设计（论文）课题任务的学生在接到“毕业设计（论文）任务书”、正式开始做毕业设计（论文）的第2周或第3周末之前独立撰写完成，并交指导教师审阅。2. 每个毕业设计（论文）课题撰写本报告一份，作为指导教师、毕业设计（论文）指导小组审查学生能否承担该毕业设计（论文）课题任务的依据，并接受学校的抽查。