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原文传递电动汽车用基于新型磁编码器的开绕组盘式永磁电机系统关键技术研究

论文题名：	电动汽车用基于新型磁编码器的开绕组盘式永磁电机系统关键技术研究
关键词：	永磁电机;绕组结构;磁编码器;电机设计;电动汽车
摘要：	面对能源危机和环境污染日益严重，加快推进电动汽车的技术研发和产业化实施符合我国的能源安全和可持续发展战略。驱动电机系统作为电动汽车动力系统最为关键的核心部件之一，对电动汽车产品的续驶里程、价格成本和行驶安全性具有决定性影响，因此论文课题在对电动汽车用驱动电机系统的使用要求和产品要求进行分析总结的基础上，对新型高效高可靠性低成本的电动汽车用驱动电机系统----基于磁编码器的新型开绕组多盘式永磁电机系统进行开发和研制具有重要的理论研究意义和现实实践意义。本文围绕高效、高可靠性、低成本的初衷，结合电动汽车场合的工况特点(空间限制多、速度范围宽、震动冲击大等)，依次对新型驱动电机系统的各主要组成部分(新型多盘式永磁电机、集成霍尔磁编码器、驱动控制平台和开绕组双端级联式机电系统)进行了注重工程实现的关键技术研究和总结，并在若干关键技术的处理上实现了涵盖设计理念、加工工艺、微处理器实现方法、软件调试方法和样机测试方法等诸多方面的细节上的创新、完善和优化。　　本研究主要内容包括：⑴对于电动汽车用新型开绕组多盘式永磁电机，通过电机性能参数优化匹配研究奠定电机电磁设计和控制器硬件全局匹配设计的基础；通过磁路结构选择与简化处理对高能效多盘式永磁电机实施结构保障并简化结构参数预估；通过新型无轭组装式定子结构设计解决串联磁路盘式电机定子的制造难题；提出转子间双向斜极转子结构解决多盘式永磁电机齿槽转矩组合叠加的问题；轴向分段机壳解决装配困难的问题；电感参数测量方法和改进齿槽转矩测量装置解决样机参数测量中的困难。⑵对于高可靠性集成霍尔磁编码器，从结构和算法两个方面进行增强电动汽车场合适用性的研究。分析和研究改进型磁编码器信号发生结构，增强抗震动能力，降低对加工和安装工艺的要求；引进和开发新型具有容错能力的高可靠性轴角转换算法(映射查表法和双同步坐标变换锁相环法)，弥补常用基本算法缺乏容错能力且误差抑制能力不足的现状，同时对算法的微处理器实现过程进行程序优化，并对算法进行实验测试。⑶对于新型开绕组多盘式永磁电机的驱动控制平台，通过基于全局性能参数匹配的硬件系统设计研究，从硬件拓扑结构上提出盘式电机弱磁扩速困难问题的解决方案。电磁兼容设计则对电动汽车恶劣电磁环境中的电磁兼容设计方法进行研究总结。永磁电机稳定开环标量控制研究对程序耦合调试困难的问题进行解决，实现控制主程序的独立调试。调节器参数设计和程序优化设计，实现闭环矢量控制程序并优化程序性能。最终通过实验研究对硬件系统参数和控制程序进行实例调试和结果分析。⑷对于双逆变器双端级联式机电系统调制策略，本文以电压矢量调制为核心实现对双端级联拓扑中双逆变器的统一调制和协调控制。通过电压矢量调制算法对比研究奠定双端级联拓扑中调制策略的实现基础。通过对双端级联式机电系统解耦调制和钳位调制的研究，从控制策略上实现对盘式永磁电机弱磁难题的优化解决；通过对双端级联式机电系统容错调制策略的研究，实现对其高可靠性运行能力的研究；通过实验测试对其调制策略、扩速运行能力和容错能力进行验证。
作者：	谢鸿钦
专业：	电气工程
导师：	杨凯
授予学位：	博士
授予学位单位：	华中科技大学
学位年度：	2015
正文语种：	中文