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原文传递电动车用双凸极永磁轮毂电机驱动系统的研究

论文题名：	电动车用双凸极永磁轮毂电机驱动系统的研究
关键词：	电动车;车用;双凸极永磁电机;轮毂电机;电机驱动系统;运行控制;设计实现;电机故障诊断;设计开发;协调运行;人工神经网络;轮式驱动;智能控制;有限元分析;电磁场;转矩脉动;应用;性能;设计方法;驱动电机
摘要：	高效、节能、低噪声、零排放的电动汽车体现了未来汽车的发展趋势。电机、电控作为电动车三大关键技术之二，是决定电动车性能与发展的关键。采用轮毂电机直接轮式驱动系统是当前电动车发展的趋势，开发出一种高性能驱动电机以及高性价比的控制系统是目前电动车驱动系统领域的研究热点之一。本文将双凸极永磁电机作为电动车的驱动电机，在对该电机运行原理和性能进行深入分析的基础上，通过自行开发的电磁场有限元分析与核算程序设计开发了一台5KW的电动车用双凸极永磁轮毂电机。在此基础上，结合智能控制的策略，研究了该驱动系统的协调运行控制问题，并对整个系统进行了仿真研究。最后，作为专题，研究了智能策略在电机故障诊断和控制中的应用。文章在电机原理与性能方面进行了实证性的总结与提炼，在电机结构和电磁设计上都进行了新的探索尝试，形成了完整的设计方法和软件开发平台。同时，从智能控制的角度解决了多电机独立轮式驱动系统的协调运行问题。相信对该电机的理论研究、设计开发以及运行控制都具有一定的参考价值，同时对电动车用轮毂电机驱动系统也是一种新的尝试。全文共分六章进行论述。首先在综述国内外相关文献的基础上，对电动车驱动系统用直流电动机，交流三相感应电动机，永磁电动机和开关磁阻电动机进行了综合的比对评判。开关磁阻电机(SRM)以其结构简单、坚固，维护方便，转速范围宽广，在宽广的功率范围保持了高效率，控制特性优良简单且成本低而突出。但是，该电机的转矩脉动和特定速以上运行下的尖噪声成为制约其应用的主要问题。本文据此给出了课题研究的背景依据、选题意义以及本文研究的内容，提出了电动车用双凸极永磁轮毂电机驱动系统。运用ANSYS电磁场分析软件和MATLAB仿真软件，从双凸极永磁电机基本工作原理，电枢磁场对绕组电感特性的影响，磁阻转矩和转矩脉动的关系等方面深入分析了该电机，最后建立了描述该电机的数学模型，为进一步工作作了铺垫。采用面向对象的Visual C++程序设计方法，开发出了双凸极永磁电机专用的电磁场有限元分析与核算程序。在此之中，提出了一种新型的基于Matlab/Pdetool的有限元前处理程序开发新方法。最后以5KW双凸极永磁轮毂电机为例给出了该类电机设计实现的一般过程，给出了一种新型结构的轮毂电机，并在电磁设计上进行了新的尝试。引入人工神经网络(ANN)的智能算法设计实现了电子差速器，解决了独立轮式驱动下多台轮毂电机的协调运行控制问题，通过模糊控制器的设计，实现了对速度电流双闭环系统中PI参数的整定，并对整个系统进行了仿真研究。最后，作为专题，讨论了智能策略在电机故障诊断和控制中的应用。并重点以人工神经网络在异步电机故障诊断中的应用实例说明了问题。
作者：	郭建龙
专业：	电机与电器
导师：	陈世元
授予学位：	硕士
授予学位单位：	华南理工大学
学位年度：	2007
正文语种：	中文