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基于新型级联功率变换器的开关磁阻电机控制策略及转矩脉动抑制研究
| 论文题名： | 基于新型级联功率变换器的开关磁阻电机控制策略及转矩脉动抑制研究 |
| 关键词： | 混动汽车;开关磁阻电机;级联功率变换器;控制策略;转矩脉动抑制 |
| 摘要： | 混动汽车作为新能源汽车的应用方向之一，是解决资源紧缺和环境污染问题的重要手段。开关磁阻电机结构简单坚固，制造成本低等特点使其成为混动汽车中主流电机选择之一。本文以采用开关磁阻电机的混动汽车为应用背景，设计一种具有电池管理功能的新型级联功率变换器，对采用新型级联功率变换器的开关磁阻电机驱动系统进行控制策略研究和转矩脉动抑制研究，对于采用开关磁阻电机的混动汽车发展具有一定的理论意义和应用价值。 首先，对新能源汽车的三种应用方向进行优劣势对比，确定了混动汽车作为本文研究方向。在此基础上对混动汽车的三种驱动系统连接方式分别进行介绍，选择混联式混动汽车开关磁阻电机驱动系统，根据汽车行驶路况将该驱动系统分为六种状态，并分别对每种状态下驱动系统运行方式进行了详细介绍。随后对开关磁阻电机驱动系统的原理、结构等进行了介绍。 然后，在对传统不对称半桥变换器的运行分析的基础上，设计了新型级联功率变换器。该功率变换器可以根据实际动力需求和实际电池储能进行电池单元充放电的灵活选择，从而实现多电平状态，有利于加速系统励磁与退磁，并且能够延长电池寿命，提高驱动系统的可靠性与混动汽车的续航能力。根据前文对于驱动系统状态的分类，分别对六种状态下功率变换器的运行、相电流、相电压情况进行了分析。 接着，为了验证新型级联功率变换器的可行性与优越性，将电流斩波控制、角度位置控制、电压斩波控制三种控制策略分别应用在搭载该功率变换器的开关磁阻电机驱动系统上。通过搭建的仿真与实验平台进行结果比对与分析，验证了该功率变换器的优越性，对三种控制策略特点及适用场合进行了分析，并提出变角度控制策略对电压斩波控制策略转速闭环效果进行优化。 最后，在应用新型级联功率变换器的基础上，对开关磁阻电机存在的转矩脉动过大问题进行了研究。根据新型级联功率变换器的特点，首先设计了新的滞环控制器进行转矩脉动抑制研究，随后采用了模糊控制来取代滞环控制器来对转矩脉动进行抑制。通过对开通关断角的优化分别对两种控制策略下转矩脉动抑制效果进行进一步优化，验证了基于角度优化的模糊控制转矩脉动抑制的优越性。 |
| 作者： | 姜智恺 |
| 专业： | 电气工程 |
| 导师： | 昝小舒 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 中国矿业大学(江苏) |
| 学位年度： | 2021 |
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