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原文传递弱混合动力汽车新型容错式开关磁阻BSG电机研究

论文题名：	弱混合动力汽车新型容错式开关磁阻BSG电机研究
关键词：	混合动力汽车;开关磁阻电机;皮带驱动起动;发电一体机;弱混合动力
摘要：	随着能源危机、环境污染等问题的日益加剧，采用皮带驱动起动/发电一体机(Belt-driven Starter Generator,BSG)的弱混合动力技术正受到人们越来越多的关注。相对于其他类型的BSG电机，采用开关磁阻电机(Switched Reluctance motor,SRM)类型的BSG(简称SRBSG电机)以其构造简单牢固、成本低和可靠性高等优点，适用于高速运行和恶劣环境，成为目前BSG电机技术潜在的研究热点。本文以一种新型容错式SRBSG电机为研究对象，对其本体电磁参数优化、起动发电性能仿真、互感及容错性能分析、温度场分析、基于D2P控制器的硬件驱动电路设计以及样机实验等方面进行了重点研究。主要研究内容如下：　　1、针对现有普通SRM多相同时励磁时相间耦合较高导致的容错性较差等问题，提出一种新型容错式SRBSG电机，在介绍其工作原理与数学模型的基础上建立了该电机参数化二维有限元模型，仿真分析电机的静态、动态特性，包括磁链特性、相电感特性、矩角特性、瞬态相电流、合成转矩等。针对电机最大电感与最小电感的比值小导致出力不足的问题，对定转子极弧系数αs与αr、定子内径Dsi、转子块的径向高度hcr、开通角θon与关通角θoff的选择等影响电机出力的参数进行了参数优化，仿真结果表明新型容错式SRBSG电机不仅出力满足要求，而且铁损降低，转矩脉动系数下降。　　2、提出了新型容错式SRBSG电机起动发电运行的控制策略，通过有限元仿真结果表明在起动阶段电机采用恒转矩控制并配合半周期导通，电机达到了起动性能的要求，在发电阶段采用恒功率控制并配合变角度导通，电机能很好地满足发电性能要求；针对现有普通SRM容错性较差的问题，对比研究了新型容错式SRBSG电机与普通8/6结构的SRM的互感与缺相故障下的容错性能，仿真表明新型容错式SRBSG电机因互感小，缺相故障运行时电机的动态性能好，带故障运行能力强；分析了不同绕组连接方式对电机输出转矩能力和铁损大小的影响，结果表明绕组采用NSNSNSNS交替分布时电机不仅出力更大、转矩脉动小，而且铁损少。　　3、利用ANSYS软件仿真分析新型容错式SRBSG电机在额定工况下的稳态温度分布情况。重点分析绕组的等效导热系数及电机各部件的表面对流换热系数。仿真研究结果表明在额定工况下电机整体及各部件的温度分布在合理的范围，电机可以长时间可靠安全的运行，最后实验验证了温度场仿真方法的正确性。　　4、完成了新型容错式SRBSG样机制作，设计了基于D2P控制器的硬件驱动电路，包括功率主电路和驱动电路、位置传感器信号采集调理电路、电流采样电路、电流斩波和过流保护电路以及光耦隔离、逻辑保护电路；搭建了实验平台并完成样机静态电感、静态转矩的测量以及负载电动运行的实验。
作者：	薛正旺
专业：	车辆工程
导师：	孙晓东
授予学位：	硕士
授予学位单位：	江苏大学
学位年度：	2017
正文语种：	中文