燃料电池车电机驱动系统

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燃料电池车电机是型号为xq-5-5h的5 kw直流牵引电机，对电机的控制采用包括电流环和速度环的双闭环调速系统，其结构框图如图1所示。图中虚线方框内由以dsp为核心的控制系统来实现。本文主要探讨其软件的没计。


对双闭环调速系统的设计在此不做详细讨论，这里只给出设计结果。对电流的调节采用传统的pi调解，其传递函数为：



式中：k为pi调节器比例部分的放大系数；τ为积分时间常数。

对速度的调节采用自适应调解方法，为了便于计算机实现，采用离散模型参考自适应控制，结构图如图2所示。对于其具体说明参见文献。


2 控制系统软件设计

2．1 硬件系统介绍

基于fms320lf2407a的燃料电池车电机驱动控制系统硬件系统方框图如图3所示，主要包括给定信号检测电路、电流检测电路、速度检测电路、pwm输出电路和dsp外部电路。



2．2 主程序设计

主程序包括初始化程序和循环等待2部分。系统上电或复位后主程序自动运行，它首先将系统初始化，主要包括硬件初始化即根据要求给各种硬件如时钟及看门狗模块、i／o模块、定时器、sci模块、adc模块、定时器、控制寄存器等赋值，以便各模块正常工作，以及程序全局变量初始化，主要包括电流pi调节、转速自适应控制调节参数初始化以及其他全局变量初始化，然后开中断并等待。

2．3 pwm中断处理程序设计

采用定时器周期中断标志启动a／d转换，当t1下溢时启动a／d转换，所检测的电流经处理后接模／数转换器的adcin00引脚，当转换完成后，中断标志位都被设置为1，则在a／d中断服务程序中将转换结果读出，完成1次a／d采样。转换结束后申请pwm中断，pwm中断完成主要的控制功能，流程图如图4 所示。由于电机控制系统的机械时间常数远大于系统的电气时间常数，系统的速度环控制周期可比电流环控制周期大。该系统在每个pwm周期中都进行一次电流采样和pi调节，因此电流采样周期与pwm周期相同，可以实现实时控制，而速度环控制周期选为每100个pwm周期，对速度进行1次调节。在每个电流控制周期，被qep单元计数的脉冲数被累加到变量speedcount中，变量speedflag从初始值speedstep(100)开始减1直到等于0，此时读取100个电流控制周期(1个速度控制周期)的总脉冲数进行速度计算，并将speedcount清零，将变量speedflag赋初始值，开始下一次速度脉冲计数。

2．4 电流pi调节器程序设计

式(1)给出的调节器为连续传递函数，为了便于计算机的实现，使用防积分饱和的pi调节器，其算法改进为：



式中：ki=kp／τ；kc=ki／kp=t／τ，根据防饱和的pi调节器算法确定系统流程图如图5所示。

2．5 速度自适应程序设计

速度自适应调节算法在图2中已经给出，该算法为离散自适应算法，可直接用于程序设计。离散模型参考自适应分为参考模型和被控对象两部分，所以首先讨论参考模型的实现。对于二阶参考模型其离散方程可表示为：


这样可以得到参考模型输出。被控对象速度输出y(k)由速度检测电路检测，可得预报误差：



可得u(k)。根据以上分析编写速度自适应控制程序，流程图如图6所示。



3 结语

自适应控制理论在燃料电池车电机控制系统中的应用，对于提高电动汽车的驱动性能具有较好的效果。本文探讨了在电机dsp控制系统中，离散模型参考自适应算法的实现，对于各种先进的控制策略在电动汽车中的应用进行了积极的探索，对于推动电动汽车产业的发展具有重要意义。

小宝贝

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紫色baby

挺棒的，顶

小宝贝

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