BSG電機驅(qū)動控制系統(tǒng)及電磁兼容性研究.pdf

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

2、意義。
　　 本文首先建立了BSG電機dq同步坐標系中的數(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)核實現(xiàn)了BSG電機驅(qū)動控制系統(tǒng)的原型機。然后在控制策略方面，針對BSG系統(tǒng)特定應(yīng)用環(huán)境，從電機定子和轉(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)矩波動等問題的有效方法，最后對整個驅(qū)動控制系統(tǒng)的電磁干擾源和傳播路徑機理進行深入分析，建立了MOSFET高頻模型，針對功率

3、開關(guān)這個主干擾源，就其通過電源線耦合產(chǎn)生的差模干擾設(shè)計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)對性能的影響。并在此基礎(chǔ)上完成BSG電機驅(qū)動控制系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計，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混合動力轎車的啟動迅速性，本文針對空間電壓矢量算法，在S

4、VPWM過調(diào)制區(qū)域進行電壓擴展，減小轉(zhuǎn)矩波動;另一方面，本文采用重復(fù)控制方法動態(tài)補償死區(qū)效應(yīng)，彌補SVPWM死區(qū)產(chǎn)生的電壓跌落，提高BSG電機驅(qū)動控制系統(tǒng)輸出電壓;同時利用BSG電機勵磁電流可控這一優(yōu)勢，本文采用滑模觀測器的控制策略根據(jù)發(fā)動機啟動過程中轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩的變化來實時調(diào)整勵磁電流，可以解決系統(tǒng)由于參數(shù)攝動、非線性和電磁干擾對系統(tǒng)控制性能的影響，實現(xiàn)BSG轎車快速響應(yīng)、平穩(wěn)起動的目的。
　　 BSG電機驅(qū)動控制系統(tǒng)的電磁兼容

5、性直接影響到整車的可靠性。本文針對BSG電機驅(qū)動控制系統(tǒng)的傳導(dǎo)EMI問題，首先建立了驅(qū)動控制系統(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)果進行對比，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PWM信號的頻譜特性以及電力電子線路的固有特征，設(shè)計了控制系統(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PWM信號產(chǎn)生

6、的共模干擾，提出了采用前饋型有源EMI濾波器來抑制主電路和BSG電機勵磁繞組驅(qū)動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BSG電機驅(qū)動控制系統(tǒng)的性能和傳導(dǎo)電磁干擾做了大量的實驗研究以及路試分析，實驗結(jié)果表明該驅(qū)動控制系統(tǒng)可以有效提高直流電壓利用率;設(shè)計的EMI濾波電路，結(jié)構(gòu)簡單，同時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)計的驅(qū)動控制系統(tǒng)完全滿足國際電磁干擾的B類標準，提高了整個BSG