收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

开关磁阻轮毂电机驱动系统的研究

罗建武  
【摘要】: 与单电机驱动电动汽车相比,轮毂电机驱动系统驱动的电动汽车在动力源配置、底盘结构和车辆操控性等方面有其独特的技术特征和优势,是电动汽车发展的一个独特方向。电机驱动系统是电动汽车的三大关键零部件之一,可供选用的电机型式多种多样,性能各有千秋。其中开关磁阻电机(SR电机)以其简单牢固的结构、优异的性能而成为优选方案之一,经过近20年的不断努力,在汽车应用领域已取得了一大批研究成果并投入实际应用,发挥了巨大的社会效益和经济效益。在此基础上开展开关磁阻电机轮毂驱动系统的研究已成为必然。全文共分为七部分: 简要介绍了电动汽车的发展概况和关键技术,对关键技术之一的各种电机驱动系统进行了分析比较,详细介绍了SR电机驱动系统的最新发展水平和研究方向及其应用于电动汽车的优缺点。对轮毂电机电动汽车的优点进行了阐述,总结了国内外轮毂电机电动汽车的发展近况。 通过对现代汽车控制理论和技术的简要综述,明确指出对汽车的控制实质上是控制轮胎与路面间的作用力(包含驱动力和制动力),合理控制作用力能够实现先进的车辆控制技术,如驱动力控制(TCS)和稳定性控制(VSC),使得驾驶员对车辆的控制更为灵活稳定,提高了车辆在各种路面条件下的行驶性能。轮毂电机型式的电动汽车上各驱动轮具有各自独立的电机驱动系统,轮毂电机驱动系统的研究目标应是实现驱动轮驱动力矩、制动力矩的闭环控制。 在分析常用的SR电机转矩闭环控制策略的基础上,针对其中的不足之处,提出了基于磁链检测的转矩控制策略。采用多变量(相电流、开通角和熄弧角)控制技术,彻底消除了传统控制中由于控制模式切换引起的转矩不平顺性。采用变结构PID控制相电流实现转矩闭环控制;从减小相电流峰值、有效值,提高电机效率和功率器件利用率的角度对开通角进行了优化;从控制定转子对齐位置相电流值减轻电机振动噪声的角度对熄弧角进行了优化,并详尽阐述了基于磁链平衡实现熄弧角控制的方法,最后进行了MATLAB/Simulink仿真研究。 对磁链检测的精度进行了深入研究。运用有限元分析软件ANSYS7.0,对SR电机内部磁场分布进行了仿真分析,分别计算出电机绕组和检测绕组磁链及其相对误差,分析了检测绕组的匝数以及布置方式对相对误差的影响,得出了具有普遍意义的布置原则。研究了相间互感的影响,分别对NSNSNS、NNNSSS两者连接方式的磁场分布和电感矩阵进行了分析计算并结合实验,得出采用NSNSNS连接方式,相间的影响相互一致,一相的磁链、电流数据可精确地代表其余两相,电机转矩估算将具有更高的精度和准确性。详细阐述了硬件积分器的各种误差源,并针对每一种误差源给出了误差的解析表达式,通过分析可知采用低噪声高精度运算放大器OP-27构建的积分器在SR电机的各种工况下均具有非常高的精度。 采用对比分析的方法对SRG的基本工作原理和特性、转矩闭环控制策略中转矩估算、电流滞环控制以及开关角度控制进行了研究。提出了基于磁链平衡的θextG控制方法。对SRG中可能出现的绕组电流失控问题进行了较为深入的分析,总结出了失控电流的变化规律,提出了具有针对性的控制措施。最后对转矩闭环控制策略进行了仿真计算,结果表明所采用的控制策略具有良好的动静态特性。 构建了SR电机实验平台并进行了详尽的实验研究。设计并制作SR电机控制器,控制部分采用TI公司的DSP TMS320LF2407A并配合相应的外围元件,功率变换器采用非对称半桥电路,功率器件采用FUJI公司的IGBT 2MBI100-060L。为便于制动实验,研制了高频斩波负载装置,实现了发电电压的稳定和任意调节。设计了硬件积分器的校正电路。实验项目主要包括:电动(和制动)转矩-转速静态特性、电动(和制动)转矩阶跃响应动态特性、电动-制动间转换转矩阶跃响应特性。实验结果表明,采用本文提出的转矩控制策略,SR电机具有良好的转矩动静态特性。 为了实现SR电机绕组电流或磁链的精确控制,必须提高SR电机功率变换器的工作频率以提高系统的动态响应速度。然而,较高的工作频率会引起严重的电磁干扰(EMI)和开关损耗从而导致系统整体效率降低。结合谐振开关(RS)、直流谐振环(RDCL)和脉冲宽度调制(PWM)的优点,提出了一种新型的软开关SR电机功率变换器,通过在非对称桥式电路的基础上增加一套换流电路,以此实现功率器件的软开关。在对变换器工作原理详细分析的基础上,导出了实现软开关的条件并给出了设计实例。仿真和实验研究证实了新型软开关SR电机变换器的可行性。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 刘勤,李岳生,高超;电气传动控制系统新一簇——开关磁阻电机调速系统[J];上海冶金高等专科学校学报;1995年02期
2 蒯松岩,谭国俊,张玉祝;嵌入式实时操作系统在开关磁阻电机控制系统中的应用[J];低压电器;2005年05期
3 何莉,万沛霖,肖蕙蕙;PID型模糊控制器在开关磁阻电机驱动系统中的应用[J];中小型电机;2004年04期
4 詹琼华,刘迪吉,高超;开关磁阻电机驱动系统的工业应用[J];电工技术杂志;1994年04期
5 叶华峰,王双红,詹琼华;2.2kW开关磁阻电机驱动系统的设计[J];中小型电机;2005年02期
6 张志军;开关磁阻电机调速系统的构成及控制[J];郑州轻工业学院学报(自然科学版);2005年02期
7 曹志亮,樊小明,朱学忠;分马力开关磁阻调速电动机及其应用[J];电工技术杂志;1994年04期
8 步勇兵,高超;用开关磁阻电动机调速系统改造龙门刨床[J];制造技术与机床;1997年06期
9 李声晋,卢刚,马瑞卿,励庆孚;开关磁阻组合起动机/发电机设计及试验[J];中国电机工程学报;2000年02期
10 陈云霞;开关磁阻调速系统概述[J];矿山机械;2004年10期
11 曹毅刚;可控交流调速开关磁阻电机[J];世界产品与技术;1996年04期
12 陈昊,张东,谢桂林;开关磁阻电动机传动系统的机械特性研究[J];中国矿业大学学报(自然科学版);2001年05期
13 邸敏艳,陈光东;“模糊+PI”控制技术在开关磁阻电动机调速系统中的应用[J];河北工业科技;2001年04期
14 何莉,李山,廖仕利;一种智能PID型控制器的研究[J];重庆工学院学报;2005年05期
15 赵婷婷;贾明全;;螺旋压力机的传动及其数控机理比较研究[J];机械传动;2007年04期
16 ;基于Motorola DSP5680x系列的无传感器开关磁阻电机控制(下)[J];电子产品世界;2002年16期
17 方天治,赵德安;开关磁阻发电机的控制模式及仿真研究[J];计算机仿真;2004年04期
18 赵婷婷;贾明全;;开关磁阻调速数控成形设备方案与设计[J];制造技术与机床;2007年03期
19 赵婷婷;贾明全;丁慎言;陈祖利;李兰;;利用磁阻调速系统实现高效节能的恒压供水[J];中国给水排水;2007年02期
20 宋爱国,黄惟一,张焕春;开关磁阻电机的测量控制系统[J];自动化仪表;1995年07期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 陈昊;;开关磁阻调速电机系统研究[A];中国仪器仪表学会测控技术在资源节约和环境保护中的应用学术会议论文集[C];2001年
2 项倩雯;孙玉坤;张新华;;基于SVM-GA的磁悬浮开关磁阻电机优化设计[A];中国自动化学会控制理论专业委员会C卷[C];2011年
3 陈昊;徐瑞东;邵佐;;开关磁阻调速电动机系统电流频谱测试[A];江苏省电工技术学会成立十周年庆典暨2004年学术年会论文集[C];2004年
4 胡世敏;刘卫华;;55kW开关磁阻电机调速系统[A];赣闽皖苏湘五省煤炭学会联合学术交流会论文集[C];2004年
5 陈昊;;新型风力发电机系统研究[A];新能源与可再生能源的开发与利用——江苏省能源研究会第五届会员代表大会暨第九届学术年会论文集[C];2003年
6 肖芳;;一种开关磁阻电动机的控制方法[A];江苏省电工技术学会成立十周年庆典暨2004年学术年会论文集[C];2004年
7 白宏峰;;开关磁阻电动滚筒在带式输送机驱动装置上的应用前景[A];第十三届全国煤矿自动化学术年会、中国煤炭学会自动化专业委员会学术会议论文集[C];2003年
8 赵德安;茅靖峰;施凯;;基于DSP的车用开关磁阻起动/发电机控制系统[A];第二十四届中国控制会议论文集(下册)[C];2005年
9 陈昊;;新型变速风力发电机及其控制系统研究[A];长三角清洁能源论坛论文专辑[C];2005年
10 闫志平;高超;杜忠;陈宗根;;电牵引采煤机用开关磁阻电机的研制[A];中国煤炭学会煤矿机电一体化专业委员会、中国电工技术学会煤矿电工专业委员会2004年学术年会论文集[C];2004年
中国博士学位论文全文数据库 前7条
1 熊立新;变速直驱开关磁阻风力发电机输出功率控制[D];山东大学;2009年
2 昝小舒;开关磁阻起动/发电系统控制策略及实验研究[D];中国矿业大学;2011年
3 郑洪涛;开关磁阻电动机驱动系统建模及其控制策略研究[D];浙江大学;2003年
4 纪良文;开关磁阻电机调速系统及其新型控制策略研究[D];浙江大学;2002年
5 于东升;电力电子电路中的分岔、混沌及其应用研究[D];中国矿业大学;2011年
6 朱德明;双凸极无刷直流发电机[D];南京航空航天大学;2009年
7 戴卫力;飞机无刷直流起动/发电系统的研究[D];南京航空航天大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 毕涛;双通道开关磁阻起动/发电机系统故障分析与容错控制[D];南京航空航天大学;2010年
2 周芹;无轴承开关磁阻全周期发电机控制策略的研究[D];南京航空航天大学;2010年
3 郝伟娜;双通道开关磁阻起动/发电系统均衡控制[D];南京航空航天大学;2011年
4 李华柏;三相开关磁阻起动/发电机的研究[D];湖南工业大学;2009年
5 徐文;双通道开关磁阻起动/发电系统故障诊断和容错控制[D];南京航空航天大学;2012年
6 胡宝颖;开关磁阻风力发电系统功率闭环控制的研究[D];燕山大学;2012年
7 张灵霞;开关磁阻电机损耗及其温升研究[D];南京航空航天大学;2013年
8 李涛;电动车用开关磁阻电机控制系统的设计[D];江苏大学;2010年
9 李宁;电动汽车用开关磁阻电机控制系统的研究与开发[D];华南理工大学;2010年
10 黄曌;开关磁阻风电系统控制技术研究[D];湘潭大学;2010年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 徐丙垠 博士;畅想开关磁阻电动机(SRD)的未来[N];科技日报;2006年
2 徐丙垠 博士;开关磁阻调速电动机显示三重功效[N];科技日报;2006年
3 记者 刘传书;风力发电打开“效益之门”[N];科技日报;2009年
4 本报记者杨爱新;直驱动力带领家电业轻松起舞[N];中国经营报;2002年
5 张秀贵;科技成张店经济发展强力引擎[N];工人日报;2007年
6 记者  郇靖海 通讯员  曹智 江军;徐州12项科研成果获省科技进步奖[N];徐州日报;2006年
7 孟凡江 谢刚;用诚实拓展市场[N];消费日报;2007年
8 郇靖海通讯员 胡亚辉 张薇;节能型专利产品成市民发明热点[N];徐州日报;2007年
9 杨思一 赵婷婷;耐火材料成型用压砖机的开发与应用[N];中国建材报;2009年
10 张起帅 林永波;山东荣成:吹响发展低碳经济的号角[N];中国现代企业报;2010年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978