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混合动力汽车用双转子电机运动控制的研究
| 论文题名： | 混合动力汽车用双转子电机运动控制的研究 |
| 关键词： | 混合动力汽车;双转子电机;运动控制;功率分配 |
| 摘要： | 随着能源危机和环保问题日益突出，新能源汽车已是当前汽车工业发展的大势所趋。其中，相比于纯电动汽车，混合动力汽车以其明显的优势依然成为当今汽车领域研究的热点。以行星齿轮为功率分配装置的混联式混合动力汽车以其良好的驾驶性能和燃油经济性已经被广大消费者所接受。但是，机械齿轮本身不可避免的存在机械磨损和振动等缺点，因此研究纯电气化的功率分配装置将是混合动力技术的发展方向。 在电机领域，相比于机械齿轮，电磁齿轮可以避免机械磨损，可以提高系统的可靠性和降低维护成本，使其具有非常好的应用前景。其中，同轴磁齿轮与行星齿轮具有一致的运动学特征，因此，原理上使用同轴磁齿轮完全可以取代行星齿轮来实现混合动力系统中的功率分配。将同轴磁齿轮的一个转子用电枢绕组代替，便形成了磁齿轮功率分配电机(Magntic-geared Power Split Motor，MGPSM)。本文就是以MGPSM电机为研究对象，对其运行原理进行了分析，建立了数学和控制模型。对MGPSM电机在混合动力系统中的应用进行了分析和验证。 论文的主要研究内容如下: 1、基于同轴磁齿轮的磁场调制原理分析了MGPSM电机的工作原理，推导并分析了MGPSM电机的定子、内转子和外转子之间的转速和转矩关系，对MGPSM电机进行了外层气隙磁场的定向，将复杂的双转子电机结构转化成普通的永磁同步电机结构。并分析了MGPSM电机的数学模型，搭建了普通永磁同步电机与双机械端口相结合的本体仿真模型。 2、介绍了MGPSM电机的工作模式，并详细的分析了各个工作模式下的功率流流向。在MATLAB/Simulink平台下搭建了基于矢量控制和直接转矩控制的仿真模型，对MGPSM电机的每个工作模式进行了仿真，仿真结果表明MGPSM电机在混合动力应用背景下具有良好的调速性能和动态性能。 3、完成了MGPSM电机控制系统硬件电路的设计，主要包括STM32最小系统核心板、电压电流检测电路、转子位置检测电路和IGBT驱动电路，并对每个模块进行了单独的测试。 4、完成了MGPSM电机控制系统的软件设计，实现双转子电机位置解耦算法，并构建了软件流程，完成了控制程序的编写、调试以及与硬件电路的级联。 5、对MGPSM电机进行了实验测试，主要包括混合动力实验测试和直接转矩控制实验测试，混合动力实验是基于大功率的工程样机，运用电流矢量控制实现对MGPSM电机的功率分配的调节。最后利用原理样机对直接转矩控制在MGPSM电机上的应用进行了验证。 |
| 作者： | 宋利华 |
| 专业： | 电气工程；电机与电器 |
| 导师： | 程明 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 东南大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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