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电动车用轮毂式SRM驱动系统的研究
| 论文题名： | 电动车用轮毂式SRM驱动系统的研究 |
| 关键词： | 电动汽车;轮毂式开关磁阻电机;驱动系统;模块化设计;转矩脉动 |
| 摘要： | 地球生态环境日益恶化，化石燃料资源枯竭，人类对于保护环境与社会可持续发展的认识越来越清晰。电动汽车作为一种环保的交通工具，受到各地政府大力发展支持。轮毂式开关磁阻电机结合了轮毂式电机驱动灵活、传动效率高以及开关磁阻电机结构简单坚固、成本低、调速范围宽等优势，是电动汽车理想的驱动方式。但由于SR电机双凸极的结构导致其运行时转矩脉动和噪声过大，这些大大地限制了其应用和发展。 本文从轮毂式SR电机的基本结构和原理出发，解析了SR电机的电磁特性，并利用FEMM软件搭建了一台额定功率25kW，额定转速1500r/min，额定电压600V的三相24/16极轮毂式SR电机模型，通过仿真得到电机磁链、转矩、电流和转子位置角的数据表。利用MATLAB/Simulink搭建了驱动系统模型并进行仿真。对比传统的转矩分配函数（TSF）控制策略，加入了可变值的指数函数改进因子，优化了原来的函数针对电动汽车不同的运行方式下电流变化率过大导致振动产生的问题，并在仿真中验证了优化后的TSF在抑制SR电机中低速运行条件下的转矩脉动的有效性。结合项目需要，针对电动汽车实际运行情况，在电机转子高精度位置检测、启动和运行控制、制动与防滑控制、系统保护控制等方面设计了可行的控制策略。 基于STM32系列ARM主控芯片，完成了电动车用轮毂式SRM驱动系统的设计，分为软件和硬件两部分。功能模块包括：电流和电压检测模块、电机位置检测模块、通讯模块、系统电源的处理模块、主功率电路模块、报错保护模块，等等。针对前面提出的优化的转矩分配函数控制策略，在各个转速区间设置最优的开通角和关断角，并将该策略加入系统电流和转速构成的双闭环PI控制环内进行调节。 根据本文设计的相关控制策略及实验条件，选用一台额定功率为6kW的SR电机作为研究对象进行了实验，得到了电机从启动到运行时的电流波形和转速响应等相关曲线，以及加入优化的转矩分配函数控制策略得到的电流对比图，验证了设计的系统的可行性以及TSF控制策略对于减小电机转矩脉动的有效性。 |
| 作者： | 王晨 |
| 专业： | 电气工程 |
| 导师： | 孙建忠 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连理工大学 |
| 学位年度： | 2018 |
| 正文语种： | 中文 |
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