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永磁ISG电机电磁设计及其控制系统研究
| 论文题名： | 永磁ISG电机电磁设计及其控制系统研究 |
| 关键词： | 混合动力型汽车;起动发电一体化系统;永磁同步电机;电磁设计;仿真分析 |
| 摘要： | 面对目前日趋严峻的能源和环境保护问题，发展节能环保的交通运输工具势在必行，而新能源汽车中的混合动力型汽车是现阶段最具发展前景的车型。混合动力汽车的关键技术是起动/发电一体化系统(Integrated starter generator,简称ISG系统)，而集成一体化起动/发电机(ISG)是其重要组成部分，因此，研究ISG技术具有重要意义。 本文首先比较了各种类型电机用于ISG系统的优缺点，并根据混合动力汽车的相关特点和性能要求选择了最能满足要求的内置式永磁同步电机作为ISG系统用电机。然后分析了集成一体化起动/发电机低速起动和高速发电之间的矛盾，并根据ISG系统的电压、电流限制、起动转矩要求、高速发电要求等详细分析永磁磁链、定子电感、凸极率、极数等ISG基本设计参数的选取，通过确定基本设计参数，为下一步利用磁路法和有限元软件进行电机详细几何尺寸设计提供指导。车用ISG还具有高功率密度和受控制策略、运行工况影响等特点，针对这些不同于传统电机设计的特征，在工作性能计算中引入控制策略，更符合车辆运行实际情况。推导了电机功率与定子外径的关系式，能够在已知车载电机空间限制的情况下估算电机的输出功率能力。此外，不同于传统电机设计只关注额定工作点性能，本文针对汽车快速启停和高速超车的要求重点分析了电机过载倍数和弱磁扩速比两个重要性能指标的计算过程。最后使用VC++基于磁路法编写了电机电磁设计软件，实现对电机参数和性能快速准确地计算、校核。 通过JMAG软件进行电磁场仿真得到与磁路计算相关的重要参数，包括空载漏磁系数、计算极弧系数、气隙磁通波形系数等，使得电机设计更加精确。仿真还得到永磁磁链、交直轴电感等电机重要参数，并详细分析了交直轴磁路交叉耦合对电感和转矩的影响。通过电磁场瞬态仿真验证了所设计电机能够满足大起动转矩和宽范围恒功率发电的要求。 最后在MATLAB平台上分别采用最大转矩/电流和弱磁控制策略，对ISG电机起动和发电两个阶段进行了仿真，仿真结果表明所设计ISG符合要求。 |
| 作者： | 蒋佳明 |
| 专业： | 电力电子与电力传动 |
| 导师： | 刘震 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 东北大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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