电动汽车开关磁阻电机驱动系统研究

发布时间：2020-04-26 20:32

【摘要】：首先,本文介绍了电动汽车的发展背景,对常用的各种用于新能源汽车电机做了分析,总结了开关磁阻电机应用于电动汽车的独特优势,分析并介绍了开关磁阻电机驱动控制系统的研究现状,并基于此确定研究内容,为拓宽电动汽车用开关磁阻电机的调速范围与构建一种轻量化、小型化的驱动系统给出一些解决方案。其次,介绍了开关磁阻电机的组成与工作原理,将电动汽车用开关磁阻电机的控制划分为电流断续控制方式与电流连续控制方式两部分进行介绍。在电流断续导通控制部分介绍了经典的三种控制方式:电流斩波控制(CCC)、电压斩波控制(CVC)、角度位置控制(APC),将电压斩波与角度位置结合给出一种低速到中高速的切换方案开环CCC-APC混合交叉控制。在电流连续导通控制部分,给出了该工作模式下的参数分析、特性分析与优缺点分析,给出了通过检测提速异常区段作为CCC-APC混合交叉控制向电流连续导通控制方式的切换规则,并加入“虚拟档位”、效率跟踪两个控制策略作为辅助。构建了变量控制模块,将控制方式的切换统一交由此模块负责。实现了控制方式间平滑、正确切换。接着,设计了驱动控制系统的硬件电路,包括控制器、功率变换器、外围电路等部分。在设计功率变换器时给出用两个MOSFET并联作为主开关器件的方式构建功率变换器,并给出了一种并联均流的设计规则,给出了一种解决方案并基于此设计了一种折叠式的功率变换器结构,使驱动系统成本更低、体积更小、散热良好。然后,设计了驱动控制系统的软件结构,给出了完整的主程序、初始化子程序、自启动子程序、位置检测程序、电流斩波程序、移角度子程序、交叉控制子程序、虚拟档位子程序、异常判断子程序等的实现逻辑。最后,建立了实验平台,对MOSFET并联、功率变换器热稳定性以及流断续导通与连续导通控制进行了实验验证。实验结果表明,本文所给出的功率变换器设计方案有较好的均流效果、功率变换器结构散热良好、控制算法显著拓宽了电动汽车用开关磁阻电机的速度范围,在提高电机转速输出能力的情况下效率较高、切换平滑。
【图文】：

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（c）15° （d）22.5°图 2-5 电机 A 相仿真磁力线分布Figure 2-5 Simulation of magnetic field distribution of motorAphase经过实际测量，，这四个位置的磁链数据与仿真数据吻合（考虑电机制作工验环境存在的干扰，误差在允许范围内），说明电机有限元仿真模型是可至此，我们便得到了所有位置的磁链数据。在这基础上可以进一步建立整的仿真模型。绕组计算模块如下：
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TM352

【参考文献】