用于电动汽车的永磁同步电机驱动控制系统设计与实现的任务书.docx

用于电动汽车的永磁同步电机驱动控制系统设计与实现的任务书
任务书
一、任务概述：
本项目旨在设计和实现一套高效稳定的永磁同步电机驱动控制系统，以满足电动汽车对驱动性能和能量管理的要求。本项目需要完成硬件设计和软件开发两个方面的任务，其中涉及的技术要求包括电力电子、数字电路、嵌入式系统、控制算法等方面。本项目要求完成以下任务：
1.硬件设计：设计一套高效可靠的驱动控制系统，包括驱动板、测量板、CAN总线通讯模块、电源供应等部分；
2.软件开发：开发一套完整的控制系统软件，实现控制算法、通讯协议、参数校准、故障保护等功能；
3.性能测试：完成系统组装和调试后，进行驱动性能和能量管理的测试，评估系统的性能和可靠性。
二、任务具体内容
1.硬件设计
根据永磁同步电机特性和系统要求，设计电机驱动板、测量模块板、CAN总线通讯模块、电源供应等各种电路板，保证驱动系统的高效、稳定、可靠。具体包括以下内容：
1）电机驱动板：设计合适的功率MOSFET、IGBT路桥电路，控制永磁同步电机的电压和电流，采用高速驱动芯片将PWM信号转换为驱动信号。同时，需要保证驱动板和测量板的精密测量、反馈电路的高准确度和高抗干扰能力。
2）测量板：设计电机驱动板需要的各种测量和反馈电路。如电流采集电路、电压采集电路等，并对采集到的信号进行放大、滤波和A/D转换等处理，实现对电机的测量和反馈。
3）CAN总线通讯模块：设计CAN总线通讯协议和硬件接口，与主控板之间通讯。实现控制指令、控制参数、DIAG诊断信息的传递和接收。
4）电源供应：设计高效可靠的驱动电源，满足电机驱动、测量和通讯模块等各种电路板的电源要求。
2.软件开发
根据硬件设计的要求，结合永磁同步电机的特性和电动汽车的应用场景，设计并实现一套稳定高效的控制软件，包括控制算法、通讯协议、参数校准、故障保护等功能。具体包括以下内容：
1）控制算法：实现永磁同步电机通用控制算法，如FOC、DTC等，根据电机工作状态来调节电机电流和转速，实现电机的高效、精密控制。
2）通讯协议：设计和实现CAN总线通讯协议，实现主控板和驱动板、测量板等各个子板之间的数据传输和指令控制。
3）参数校准：对电机驱动和测量模块进行参数校准，保证控制系统的精度和可靠性。
4）故障保护：实现故障检测、故障诊断和保护机制，保障电机控制系统的高可靠性。
3.性能测试
完成驱动系统组装和调试后，进行驱动性能和能量管理的测试，评估系统的性能和可靠性。具体包括以下测试内容：
1）驱动性能测试：测试电机转矩、转速、功率等需要的性能参数，并对比分析不同驱动模式及算法的效果。
2）能量管理测试：测试电池充放电效率、回收电动能的效率、能量转换率等，评估系统的能量管理性能。
三、任务要求
1.设计一套高效可靠的永磁同步电机驱动控制系统，保证驱动系统的高效、稳定、可靠；
2.实现永磁同步电机通用控制算法，保证电机的高效、精密控制；
3.设计和实现CAN总线通讯协议，实现主控板和多个子板之间的数据传输和指令控制；
4.完成系统的参数校准、故障保护等功能，保证系统的高可靠性；
5.测试完成后，给出测试报告，评估驱动系统的性能和可靠性。
四、参考文献
[1]谭旭东.电气传动系统[M].机械工业出版社,2009.
[2]吴德明.PMSM矢量控制及其MATLAB仿真分析[J].电机与控制学报,2008,1.
[3]王绍武,王子乾,刘贤海等.基于ATS的混合动力汽车能量管理系统设计[J].中国汽车工程,2020,12(4):Suppl.1-8.
[4]宁运军,吕传明,赖俊红等.基于PMSM的电驱动系统[J].仪表技术与传感器,2019,40(10):133-133.
[5]王雪涛.永磁同步电机驱动系统设计[D].西安电子科技大学,2013.