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研究生: 羅智薰
JHIH-SYUN LUO
論文名稱: 小型油電混合電動車之永磁式同步發電機控制系統研製
Control of Permanent-Magnet Synchronous Generator for Small Hybrid Electric Vehicles
指導教授: 黃仲欽
Jonq-Chin Hwang
口試委員: 葉勝年
Sheng-Nian Yeh
張松助
Song-Chu Chang
劉益華
Yi-Hua Liu
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 電資學院 - 電機工程系
Department of Electrical Engineering
論文出版年: 2009
畢業學年度: 97
語文別: 中文
論文頁數: 94
中文關鍵詞: 油電混合電動車三相永磁式同步發電機引擎三相交流-直流功率轉換器三臂型直流-直流功率轉換器蓄電池
外文關鍵詞: hybrid electric vehicles, three-leg dc-dc power converter
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  • 本文旨在研發串聯式油電混合車之發電機控制系統。引擎運轉時可提供牽引馬達之能量,再經由功率轉換器可對蓄電池充電或提供負載所需之能量。文中含有新型交流-直流功率轉換器,其主要目的為控制發電機側之電流至直流負載。此新型交流-直流功率轉換器可依據發電機轉速判斷發電機應為 接線或獨立接線,以避免發電機之交流側端電壓大於直流電壓,提高發電機電壓使用率。本文系統亦包含三臂型直流-直流功率轉換器,配合蓄電池充放電控制使得發電機側之能量可對蓄電池充電或擷取蓄電池之能量供給直流負載。
    本文以數位信號處理器(TMS320 F2812)作為控制核心完成實體製作。系統之發電機控制、蓄電池充放電控制及能量管理策略皆由C語言撰寫程式完成,引擎油門控制則由邏輯控制完成。最後完成360 W之引擎與蓄電池實體供電系統,並以實驗數據驗證系統之可行性。


    This thesis is concerned with the development of the control system for series hybrid electric vehicles. The engine can supply energy to the generator and dc load as well as battery through power converter. A novel ac-dc converter is designed to control the current of the generator. The proposed ac-dc converter also decides the winding connection for generator in accordance with the generator speed to avoid excessive voltage on the ac side, and raise the voltage utilization factor of generator. A three-leg dc-dc power converter is introduced for the charging and discharging of battery and current sharing.

    In this thesis, the digital signal processor, TMS320F2812, is used as the control core. C-language is used for generator control, battery charging and discharging, as well as energy management. A prototype of 360 W hybrid power converter system is built. Experiments are given to evaluate the proposed system performance.

    中文摘要 I 英文摘要 II 誌謝 III 目錄 IV 符號索引 VII 圖表索引 XI 第一章 緒論 1 1.1 研究動機及目的 1 1.2 文獻探討 1 1.3 系統架構及本文特色 2 1.4 本文大綱 6 第二章 三相永磁式同步發電機之數學模式與參數量測 7 2.1 前言 7 2.2 三相永磁式同步發電機之abc軸數學模式 7 2.3 三相永磁式同步發電機之qd0軸數學模式 9 2.4 三相永磁式同步發電機之參數量測 12 2.4.1 三相永磁式同步發電機之量測平台 12 2.4.2 三相永磁式同步發電機之反電動勢及轉子磁通鏈的量測 13 2.4.3 三相永磁式同步發電機之電感參數量測 14 2.5 引擎基本概論 21 2.6 結語 22 第三章 三相交流-直流功率轉換器之分析與控制 23 3.1 前言 23 3.2 新型三相交流-直流功率轉換器之控制策略 24 3.3 結語 32 第四章 三臂型直流-直流功率轉換器之控制及能量管理 33 4.1 前言 33 4.2 蓄電池充電及放電之架構及分析 33 4.2.1 三臂型昇降壓直流-直流功率轉換器昇壓模式 34 4.2.2 蓄電池放電控制 36 4.2.3 三臂型昇降壓直流-直流功率轉換器降壓模式 41 4.2.4 蓄電池充電控制 43 4.3 三臂型交錯式脈波寬調變技術之控制策略 46 4.4 能量管理 47 4.5 結語 48 第五章 實體製作及實測 49 5.1 前言 49 5.2 實體製作 49 5.2.1 油門控制的製作 49 5.2.2 數位信號處理器 52 5.2.3 電壓回授電路 57 5.2.4 電流回授電路 59 5.2.5 功率級電晶體之閘極驅動電路 61 5.3 軟體規劃 61 5.3.1 系統之主程式 62 5.3.2 轉速發電機之角速度及角位置估測副程式 64 5.3.3 三相交流-直流功率轉換器之Y接線副程式 66 5.3.4 三相交流-直流功率轉換器之各相獨立接線副程式 68 5.3.5 三臂型直流-直流功率轉換器之放電副程式 70 5.3.6 三臂型直流-直流功率轉換器之充電副程式 72 5.4 實測結果 74 5.4.1 三相交流-直流功率轉換器之Y接線測試 74 5.4.2 三相交流-直流功率轉換器之各相獨立接線測試 76 5.4.3 三臂型直流-直流功率轉換器之充電測試 77 5.4.4 三臂型直流-直流功率轉換器之放電測試 79 5.4.5 系統整合測試 82 5.5 結語 87 第六章 結論與建議 88 6.1 結論 88 6.2 建議 89 參考文獻 90 附錄A 92 附錄B 93 作者簡介 94

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