永磁同步电机（PMSM）

        全球有近30个国家和地区遵守《巴黎协定》，确立了“零碳排放”或“碳中和”的气候目标，中国也于2020年提出了实现“碳中和”的目标。 连新上任的美国总统拜登都在就任第一天表示将签署关于重新加入《巴黎气候协定》的行政方案，而就77天前，特朗普政府才宣布正式退出《巴黎协定》。“任性”多年的美国都重回《巴黎协定》，这更加确定了未来百年世界的减排行动定是必然要走的道路。

 

       虽然CCS（碳捕集与封存）和核能才是未来50年最有效、占比最大的减排手段，但是在达到碳排放峰值之前，主要的减排途径还是节能（增加能源使用效率和能源转换率）和新能源。

 

 

【图源：www.tanpaifang.com】

 

       从全球为缓解气候危机的政策和决心看来，新能源领域将一定是未来企业会大展拳脚的方向。有韩媒消息称，苹果公司可能会与起亚谈判生产苹果智能电动汽车的项目。当各行业巨头都将投资的目光投向新能源汽车领域时，行业未来就会如中国电动汽车百人会理事长陈清泰所说的那样，“电动化只是这场汽车革命的序幕”。

 

       永磁同步电机（PMSM）凭借其质量轻、高效节能且运行稳定等特点被逐渐应用于电动汽车行业。2018年，Liao Meng Wei设计了一种以DSPF28335为核心的永磁同步电机矢量控制设计，解决了电机系统电流环中存在的电流耦合、参数变化及不确定干扰等问题，提高了电流环的动态响应和抗干扰能力，实验结果验证了该控制系统具有较好的控制性能。

 

系统主要硬件设计方案

 

【硬件设计方案】

 

主要元器件参数

• 控制系统：TMS320F28335数字控制器
• MOS管驱动电路：IR2101 MOS驱动芯片
• 光耦：NEC2501
• MOS管：NMOS管 IRF540N
• 电源电路：LM7805稳压芯片

 

 

 

电源电路

 

【电源电路硬件设计图】

       电源电路采用Buck降压变换电路，该电路效率高，可靠性好，系统直流侧母线电压为24V，稳压芯片LM7805内含限流和过温保护。

 

 

驱动电路

 【驱动电路硬件设计图（其中一相）】

       系统中选用NMOS管IRF540N作为开关管，其最大耐压Vd=100V，最大漏极电流Id=23A。采用有较大驱动能力的IR2101 MOS驱动芯片。

 

可选用的VBsemi微碧场效应管：

①IRF540N

②IRF540NSTRPBF

③VBE1104N

④VBM1104N

⑤VBZM20N10

 

 

【适用的VBsemi MOSFET型号参数】

 

 

电流采样电路

 

【U/V相电流采样电路】

       选用ADCINI8、ADCIN9作为电流检测入口，分别对U/V两相电流量进行检测，将电流型号变成电压信号，通过光耦进行隔离。

 

 

速度采样电路

 

 

【光电编码器接口电路】

       速度采样电路采用增量式光电编码器来实现。获得脉冲信号后，经过光耦隔离器NEC2501反馈给DSP进行计算，通过比较A、B和其反相输出脉冲的差值，不仅可以提高脉冲的抗干扰能力，也能保证在脉冲不丢失的情况下拥有较高的精度。

 

微碧半导体MOS管封装及应用

       微碧半导体企业主要产品的封装有：SOP-8 、TO-220（F）、TO-263、TO-247、TO-252、TO-251、SOT-23、SOT-223、SOT-89、QFN、AO3400、IRF540、IRF630等系列封装产线。

 

【微碧部分MOS管产品封装】

       广泛应用于3C数码、安防设备、测量仪器、广电教育、家用电器、军工/航天、可穿戴设备、汽车电子、网络通信、物联网IoT、新能源、医疗电子、照明电子、智能家居、电脑主板显卡、MID\UMPC 、GPS、蓝牙耳机、PDVD、车载DVD、汽车音箱、液晶显示器、移动电源、手机电池（锂电池保护板）、LED电源等产品。微碧半导体有限公司以饱满的激情，拼搏务实的干劲，不断创新进取，致力于为客户群体打造出一座高效、便捷、直通、优质的服务桥梁。

 

参考文献

[1]廖梦伟. 电动汽车驱动电机控制方法研究与控制器设计[D].重庆理工大学,2018.

[2]王建设,徐荣,孙友增.永磁同步电动机发展现状综述[J].科技与创新,2016(16):5-6.

[3]王丹,续丹,曹秉刚.电动汽车关键技术发展综述[J].中国工程科学,2013,15(01):68-72.

[4]陈高,杨家强.基于TMS320F28335的永磁同步电机数字化矢量控制器设计[J].机电工程,2011,28(09):1090-1094.