低电压纯电动车用异步电机优化设计及控制研究

发布时间：2021-10-13 13:51

　　电动车低电压驱动系统具有高安全性、低成本、高可靠性、电磁兼容性好等优势,特别是48V系统在欧洲已经被广泛应用。但是低电压异步电机高速输出功率不足,提高高速转矩成为迫切需要解决的问题。为了解决高速转矩问题以及保证宽转速范围内驱动性能达到最优,必须结合电机设计和控制方法两个方面进行深入研究。本论文以低电压电动车异步电机的优化设计方法和控制方法为研究对象,主要完成以下几个方面的研究工作:高速输出转矩不足是低电压电动车异步电机最大的问题,对此本论文提出了一种利用低速转矩的最大化实现绕组匝数及铁芯长度优化设计的方法,该方法既提高高速输出转矩又满足低速转矩最大化的要求。利用增加转子槽数及三角形接法进一步优化低电压异步电机高速转矩性能,使电动车在单一减速比下既能满足120公里以上的车速又能满足车辆30%爬坡度的难题得到了圆满的解决。针对电动车用异步电机的宽转速范围及非线性特性,本论文提出一种全转速范围内转矩最大化设计方法,实现全转速范围内电机性能整体最优,解决了传统电机设计难以满足电动车电机设计要求的问题。在控制器输出最大电流限制条件下,实现低速重载工况转矩最大化对电动车非常重要。本论文提出一种实现... 

【文章来源】：重庆大学重庆市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：132 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
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英文摘要
1 绪论
    1.1 论文的研究意义
    1.2 电动车用电机及控制研究现状
        1.2.1 电动车用电机应用现状
        1.2.2 电机设计方法研究现状
        1.2.3 电动车领域低电压驱动系统的研究现状
        1.2.4 电动车用电机控制技术研究现状
        1.2.5 电机振动与噪声抑制研究现状
        1.2.6 目前电动车电机系统遇到的技术难题
    1.3 本论文研究内容和主要工作
2 低电压电动车用异步电机优化设计方法的研究
    2.1 引言
    2.2 异步电机设计综述
        2.2.1 电机功率密度的提高
        2.2.2 电动车用电机电磁设计与传统设计的区别
    2.3 异步电机设计参数及其特征
        2.3.1 稳态模型及参数
        2.3.2 动态模型及参数
    2.4 低电压异步电机提升高速输出转矩的优化设计
        2.4.1 高速转矩输出存在的问题及匹配设计方法
        2.4.2 增加转子槽数对异步电机高速转矩的影响
        2.4.3 三角形接法环流问题分析及低电压应用优势
    2.5 电机温升分析及优化设计
    2.6 效率优化问题分析
    2.7 全转速范围转矩最大化设计方法
    2.8 优化设计实例及实验验证
    2.9 车辆驱动系统仿真及实车验证
    2.10 本章小结
3 电动车用异步电机低速转矩最大化
    3.1 引言
    3.2 转矩最大化模型建立
    3.3 激磁电感非线性模型
    3.4 非线性激磁电感转矩最大化计算与分析
    3.5 最大转矩矢量控制方法及仿真
        3.5.1 矢量控制对电机转子时间常数的依赖性
        3.5.2 激磁电感在线估计方法
        3.5.3 低速转矩最大化控制方法
    3.6 实验验证
    3.7 本章小结
4 削弱振动和噪声的随机PWM控制策略
    4.1 引言
    4.2 电动车用异步电机噪声分析
    4.3 矢量控制系统随机调制技术的实现
    4.4 电机固有频率分析
    4.5 电流谐波频谱整形
        4.5.1 电流谐波频谱整形算法
        4.5.2 带通滤波器的设计
    4.6 电流频谱与电机振动分析
        4.6.1 Matlab仿真分析
        4.6.2 实验结果分析
    4.7 本章小结
5 考虑RC缓冲电路的死区效应分析与补偿方法
    5.1 引言
    5.2 三角形接法死区效应分析
    5.3 三角形接法死区补偿方法
    5.4 考虑RC缓冲电路的死区效应分析
    5.5 零电流钳位分析及提前过零补偿方法
    5.6 仿真分析及实验验证
        5.6.1 仿真分析
        5.6.2 实验验证
    5.7 本章小结
6 总结与展望
    6.1 全文总结
    6.2 后续工作展望
参考文献
附录
    A 作者在攻读博士学位期间发表的论文目录
    B 作者在攻读博士学位期间参研的科学项目
    C 作者在攻读博士学位期间获得的发明专利
    D 学位论文数据集
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]高效异步电机设计综述[J]. 班东坡,李红梅,刘立文.  微电机. 2018(04)
[2]我国电动汽车发展趋势研判[J]. 韩刚团,江腾.  城乡建设. 2018(08)
[3]国内外电动汽车发展现状及优化建议[J]. 罗文雲,周浩,于乐淘,李金宝.  中国集体经济. 2018(11)
[4]基于分数阶滑模观测的感应电机无速度传感器矢量控制[J]. 缪仲翠,党建武,巨梅,韩天亮.  电机与控制学报. 2018(05)
[5]基于重复自抗扰控制的感应电机矢量控制方法[J]. 杜超,尹忠刚,李艳琴,孙向东,钟彦儒.  电工技术学报. 2017(19)
[6]电动汽车开关磁阻电机驱动控制仿真研究[J]. 陈青峰,袁宇浩,吕明琪.  计算机仿真. 2017(07)
[7]基于新型转子磁链观测器的异步电机转矩闭环矢量控制[J]. 杨淑英,丁大尉,李曦,张兴.  中国电机工程学报. 2017(11)
[8]车用永磁同步电机的电磁噪声特性[J]. 郑江,代颖,石坚.  电工技术学报. 2016(S1)
[9]多电平双Y移30°永磁同步电机的矢量控制系统[J]. 卢峥,欧阳红林,孟超,朱思国.  电工技术学报. 2016(22)
[10]电动汽车用永磁同步电机定子结构固有频率分析[J]. 李晓华,黄苏融,张琪.  中国电机工程学报. 2017(08)

硕士论文
[1]低速电动汽车开关磁阻电机控制器的设计[D]. 刘志勇.河北科技大学 2013



本文编号：3434794