无刷化双端口磁通切换电机在混合动力系统中应用的研究

发布时间：2017-10-20 13:10

  本文关键词：无刷化双端口磁通切换电机在混合动力系统中应用的研究

  更多相关文章： 双端口电机 磁通切换电机 增程式电动汽车 汽车工况 多模式驱动 混合动力拓扑

【摘要】：为了有效应对环境污染和能源危机问题,新能源电动汽车日益成为世界各国研发的热门车型,其中增程式电动汽车作为混合动力电动汽车的一种,因其工作模式多样、续航能力强等特点而受到广泛关注。本文以增程式电动汽车为研究背景,研究了一种新型无刷化双端口磁通切换电机(Brushless Double Mechanical Ports Flux Switching Permanent Magnet Motor,简称BDMP-FSPM电机),该电机在具备永磁磁通切换电机的诸多特性的同时,拥有两个输出机械端口,从而为其多模式运行提供了基础。通过将这种电机与行星齿轮相结合,构成了增程式电动汽车的混合动力系统拓扑,实现了该车型的双电机在不同运行工况下多种运行模式的动力高效合成与能量合理分配。文中研究了BDMP-FSPM电机及其动力拓扑在增程式电动汽车的实际运行中可能出现的各种运行模式,并通过仿真和实验验证了这种混合动力系统的可行性与有效性。本文首先介绍了几种混合动力电动汽车常用的动力结构。在此基础上着重分析BDMP-FSPM电机的结构特点和运行原理,推导出其数学模型。同时详细说明了该电机结合行星齿轮的动力拓扑结构以及工作方式。其次,利用MATLAB软件,根据数学模型搭建BDMP-FSPM电机的本体和控制系统仿真模型。在此基础上,运用空间电压矢量控制实现对BDMP-FSPM电机的独立运行及包含动力拓扑的多种运行模式仿真验证。最后,加工了一台BDMP-FSPM电机的原理样机,设计了电机控制系统的硬件和软件,并基于该电机搭建了相应的的混合动力实验平台。利用该平台对电机本身的驱动性能进行了实验验证,并对结合行星齿轮和发动机的动力拓扑及其各种运行模式进行了模拟实验。理论仿真和实验研究表明,该双端口电机及其动力拓扑能够满足增程式电动汽车在不同运行工况下的动力合成与分配,同时具有集成度高、控制灵活等优点,在现代增程式电动汽车领域具有较好的研究前景。
【关键词】：双端口电机 磁通切换电机 增程式电动汽车 汽车工况 多模式驱动 混合动力拓扑
【学位授予单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U469.7
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第一章 绪论10-19
• 1.1 研究背景及意义10-12
• 1.2 电动汽车国内外研究现状与发展趋势12-14
• 1.2.1 混合动力汽车的分类12-13
• 1.2.2 增程式电动汽车13-14
• 1.3 双机械端口电机及其动力拓扑研究概述14-17
• 1.3.1 双机械端口电机15-16
• 1.3.2 双机械端口磁通切换电机16
• 1.3.3 动力拓扑结构16-17
• 1.4 本课题的主要研究内容17-19
• 第二章 BDMP-FSPM电机及其动力拓扑的数学模型19-30
• 2.1 BDMP-FSPM电机的工作原理19-22
• 2.1.1 FSPM电机结构19-20
• 2.1.2 FSPM电机运行原理20-21
• 2.1.3 BDMP-FSPM电机结构21
• 2.1.4 BDMP-FSPM电机运行原理21-22
• 2.2 BDMP-FSPM电机的数学模型22-26
• 2.2.1 电压方程22-23
• 2.2.2 磁链方程23-25
• 2.2.3 转矩方程25-26
• 2.2.4 运动方程26
• 2.3 基于BDMP-FSPM电机和行星齿轮的动力拓扑结构26-28
• 2.4 行星齿轮结构的数学模型28
• 2.5 本章小结28-30
• 第三章 BDMP-FSPM电机的多模式运行及仿真分析30-38
• 3.1 BDMP-FSPM电机的控制方法30-31
• 3.2 基于BDMP-FSPM电机及其动力拓扑的控制策略31-33
• 3.3 BDMP-FSPM电机及其动力拓扑的工况仿真33-37
• 3.3.1 外电机单独驱动33-34
• 3.3.2 内外电机同时电驱动34-35
• 3.3.3 外电机驱动内电机发电35-36
• 3.3.4 外电机电驱动内电机连接发动机驱动36-37
• 3.4 本章小结37-38
• 第四章 BDMP-FSPM电机驱动控制系统及实验平台38-52
• 4.1 BDMP-FSPM电机控制器硬件设计38-43
• 4.1.1DSP简介38-39
• 4.1.2 电流检测电路39-40
• 4.1.3 过电流保护电路40-41
• 4.1.4 位置检测电路41-42
• 4.1.5 驱动电路42-43
• 4.2 BDMP-FSPM电机控制器的软件设计43-47
• 4.2.1 主程序模块43-44
• 4.2.2 CPU0定时器周期中断模块44-46
• 4.2.3 位置和速度计算模块46-47
• 4.3 实验平台47-51
• 4.3.1 BDMP-FSPM样机参数48-49
• 4.3.2 实验平台的搭建49-51
• 4.4 本章小结51-52
• 第五章 BDMP-FSPM电机及其动力拓扑的实验验证52-69
• 5.1 内电机实验52-55
• 5.1.1 内电机稳态实验52-53
• 5.1.2 内电机带载启动53-54
• 5.1.3 内电机变速，，变载实验54-55
• 5.2 外电机实验55-58
• 5.2.1 外电机稳态实验55-56
• 5.2.2 外电机带载启动56-57
• 5.2.3 外电机变速，变载实验57-58
• 5.3 内外电机同时运行实验58-60
• 5.3.1 稳态实验58-59
• 5.3.2 内外电机同驱变速实验59-60
• 5.3.3 内外电机反向运行实验60
• 5.4 结合动力拓扑的电机实验60-63
• 5.4.1 外电机连接行星齿轮实验60-62
• 5.4.2 内外电机同时连接行星齿轮实验62-63
• 5.5 结合动力拓扑的混合动力实验63-67
• 5.5.1 发动机带动内电机发电实验64-65
• 5.5.2 发动机参与动力合成实验65-67
• 5.6 本章小结67-69
• 第六章 总结与展望69-71
• 6.1 总结69-70
• 6.2 展望70-71
• 参考文献71-76
• 致谢76-77
• 在学期间参与的科研项目77
• 在学期间发表论文77

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本文编号：1067317