电动汽车用永磁同步电动机设计及其控制系统研究

发布时间：2017-09-21 06:34

  本文关键词：电动汽车用永磁同步电动机设计及其控制系统研究

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【摘要】：随着全世界各国范围内的汽车的数目的飞快增长，致使石油等紧缺资源的加重耗费，同时汽车尾气排放引发的环境污染问题也日益突出，新能源汽车的发展已成为全球各届的研发重点。永磁电机因其高效率、高功率密度等优点成为电机应用的热门，电动汽车用永磁同步电动机的研究可以很好的解决资源和环境问题。本文设计了一台30kW电动汽车用永磁同步电动机，优化了电机的结构，并且研究了该电机的控制系统，计算了该电机性能，保证该设计可以符合电动汽车的使用需求。 应用场路结合的方法对电机的基本尺寸进行了设计，通过对电机内二维和三维电磁场的有限元计算得到了漏磁系数、极弧系数和气隙系数，提升了磁路设计的精确度。设计了电机转子结构，并对其进行了优化，永磁内置式结构保证了转子在高速旋转工况下的机械可靠性，同时，通过隔靴磁桥、减重孔和偏心圆弧的设计优化了转子结构，提高了电机的性能。设计了电机的机壳水冷结构，并通过优化入水口结构改进了水流的分布，，使各水路水流分布更加均匀。 本文对永磁电动机的弱磁控制特性进行了研究，创建了该电动机数学模型，研究了电枢电流向量在电压极限圆和电流极限圆内的移动路径。在考虑交直轴磁路交叉耦合的情况下计算了交直轴同步电感，对考虑磁场饱和影响以及不考虑磁场饱和影响的弱磁控制系统进行了建模仿真，研究了控制系统的可行性以及考虑磁场饱和对控制系统的影响。 由于电机转子高速旋转，所以对电机转子在最高转速下的机械强度进行了分析计算。永磁电动机的损耗主要为定子铁耗，采用分离铁心损耗法得到了定子铁耗。利用场路结合的方式得到了最大运行转速和额定运行转速下电动机的工作特性。为了使得电机性能计算贴近实际，本文将控制方法与电机有限元模型进行联合仿真，得到电机在不同负载下的动态性能。
【关键词】：电动汽车 永磁同步电动机 场路耦合 弱磁控制 联合仿真
【学位授予单位】：哈尔滨理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM341
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-17
• 1.1 本文研究背景与意义10-11
• 1.2 电动汽车用永磁同步电机研究现状11-13
• 1.2.1 电动汽车用永磁同步电机国外研究现状11-12
• 1.2.2 电动汽车用永磁同步电机国内研究现状12-13
• 1.3 电动汽车控制系统研究现状13-15
• 1.3.1 电动汽车控制系统国外研究现状13-14
• 1.3.2 电动汽车控制系统国内研究现状14-15
• 1.4 本文的主要研究内容15-17
• 第2章 电动汽车用永磁同步电动机设计与结构优化17-28
• 2.1 场路结合设计方法17-20
• 2.1.1 气隙系数的计算17-18
• 2.1.2 极弧系数的计算18-19
• 2.1.3 空载漏磁系数的计算19-20
• 2.2 电机转子结构设计与优化20-24
• 2.2.1 隔磁桥的设计20-21
• 2.2.2 转子上加减重孔21
• 2.2.3 转子外圆偏心圆弧设计21-24
• 2.3 水冷结构设计与优化24-27
• 2.4 本章小结27-28
• 第3章 电动汽车用永磁同步电机弱磁控制研究28-42
• 3.1 永磁同步电机的稳态分析和数学模型28-30
• 3.1.1 永磁同步电机稳态分析28-29
• 3.1.2 永磁同步电机数学模型29-30
• 3.2 永磁同步电机弱磁控制研究30-35
• 3.2.1 电压电流极限圆轨迹30-31
• 3.2.2 永磁同步电机的弱磁调速区间31-32
• 3.2.3 不考虑磁场饱和的永磁同步电机的弱磁控制仿真32-35
• 3.3 考虑磁场饱和的交直轴同步电感计算35-38
• 3.4 考虑磁场饱和的永磁同步电机弱磁控制仿真38-41
• 3.5 本章小结41-42
• 第4章 电动汽车用永磁同步电机性能分析计算42-51
• 4.1 定子铁心损耗分析计算42-44
• 4.2 转子机械强度分析计算44-46
• 4.3 电机工作特性研究46-50
• 4.3.1 场路结合法计算电机工作特性47-48
• 4.3.2 电机控制系统与电磁场有限元联合仿真48-50
• 4.4 本章小结50-51
• 结论51-52
• 参考文献52-56
• 攻读学位期间发表的学术论文56-57
• 致谢57

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前9条

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本文编号：892953