电动汽车碳化硅电机驱动器在城市路况下的开关频率分析

发布时间：2021-05-11 04:14

　　随着环境保护运动以及能源消费革命的兴起,电动汽车逐渐成为城市主力代步工具之一。电动汽车的崛起对电机驱动器提出了高效率、高功率密度、宽运行范围以及高可靠性的全新要求。新一代的宽禁带功率器件问世后,碳化硅电机驱动器凭借高开关频率、低开关损耗、高阻断电压以及高工作结温等优点,与性能接近材料物理极限的传统硅基电机驱动器相比,能更好地满足电动汽车对电机驱动器的新要求。针对电动汽车的宽电机转速范围要求和电动汽车常用的城市路况,本文对碳化硅电机驱动器开关频率进行了分析。文章首先介绍电动汽车碳化硅电机驱动器的研究现状与技术瓶颈,同时对用于测试汽车油耗的常见运转循环进行介绍,确定了常见的电动汽车工作场景;之后建立了永磁同步电机的数学模型,介绍了常用的控制算法,根据选题内容选择了i_d=0的永磁同步电机矢量控制策略;然后针对开关过程与脉宽调制带来的电压畸变进行建模,并推导了畸变电流表达式,提出了以最小电流总谐波畸变率为优化目标的开关频率选择方案;再通过仿真软件搭建了电动汽车低速行驶模型,并验证了提出的开关频率选择方案;最后搭建了基于Myway电力电子开发平台的碳化硅电机驱动器实验平台,... 

【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：82 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题研究背景
    1.2 碳化硅电机驱动器在电动汽车中应用的研究现状
        1.2.1 碳化硅器件的发展状况
        1.2.2 碳化硅功率器件在电动汽车中的应用
        1.2.3 用于电动汽车的碳化硅器件主要研究方向
        1.2.4 碳化硅电机驱动器应用待解决的问题
    1.3 电动汽车的运转循环和开关频率选择
        1.3.1 电动汽车常见运转循环
        1.3.2 电机驱动器开关频率的选择研究
    1.4 本文研究内容安排
第2章 永磁同步电机数学模型和SVPWM调制算法
    2.1 永磁同步电机的结构
    2.2 静止坐标系下的永磁同步电机数学模型
        2.2.1 定子电压方程
        2.2.2 定子磁链方程
    2.3 基于矢量空间解耦的永磁同步电机数学模型
        2.3.1 Clark变换
        2.3.2 Park变换
        2.3.3 旋转坐标系下的电机数学模型
    2.4 永磁同步电机的空间矢量调制
        2.4.1 空间矢量电压的基本原理
        2.4.2 空间矢量电压的合成
    2.5 永磁同步电机的矢量控制
        2.5.1 永磁同步电机的矢量控制策略
        2.5.2 永磁同步电机矢量控制的系统框图
    2.6 本章小结
第3章 开关频率对电机驱动器的影响
    3.1 开关损耗带来的电压畸变
        3.1.1 导通压降效应
        3.1.2 死区效应
        3.1.3 开关延时效应
        3.1.4 实际器件计算
    3.2 脉宽调制带来的电压畸变
        3.2.1 双重傅里叶变换
        3.2.2 PWM波的数学表达式
    3.3 电流畸变计算
        3.3.1 死区效应带来的电流畸变
        3.3.2 脉宽调制带来的电流畸变
    3.4 电机驱动器的开关频率选择
    3.5 本章小结
第4章 城市路况下电动汽车电机驱动器开关频率选择的仿真
    4.1 电动汽车城市路况的定义
    4.2 仿真的参数选择和搭建
        4.2.1 转速的选取
        4.2.2 转矩的选取
        4.2.3 仿真模型搭建
    4.3 仿真结果与分析
        4.3.1 硅基IGBT电机驱动器仿真分析
        4.3.2 碳化硅电机驱动器仿真分析
    4.4 本章小结
第5章 基于Si C的 PMSM电机驱动器实验分析
    5.1 永磁同步电机实验平台参数
        5.1.1 Myway实验平台简介
        5.1.2 碳化硅电机驱动器器件参数
        5.1.3 电机实验参数
    5.2 实验平台搭建
        5.2.1 实验硬件平台搭建
        5.2.2 实验软件平台搭建
    5.3 实验波形和分析
    5.4 本章小结
第6章 总结与展望
参考文献
作者简历



本文编号：3180702