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混合动力汽车开关磁阻起动/发电机铁损耗研究
| 论文题名： | 混合动力汽车开关磁阻起动/发电机铁损耗研究 |
| 关键词： | 混合动力汽车;开关磁阻起动机;开关磁阻发电机;铁损耗;小波神经网络;遗传算法 |
| 摘要： | 开关磁阻起动/发电机以其结构和工作原理比较简单、造价低廉、容错性能良好和可靠性高等特点在电气传动方面得到了越来越广泛的应用。由于燃油汽车的污染严重，纯电动汽车发展还不成熟，因此混合动力汽车逐渐被广泛应用。开关磁阻起动/发电机作为混合动力汽车集成型起动/发电系统的核心，由于其特殊的双凸极结构造成的电机各个部位磁密波形的非线性和非正弦特性，使得电机铁损耗计算比较复杂，而铁损耗的大小和效率大小直接相关，因此开展开关磁阻起动/发电机铁损耗研究具有重要意义。 考虑到磁路解析法不能对瞬态磁密波形区分方向和瞬态有限元法计算速度慢与普适性差特点，本文给出了一种基于静态磁密波形的查表法对瞬态磁密波形进行求解。本方法通过有限元仿真软件FLUX求解出不同相单独通电情况下电机代表部位的静态磁密波形，然后在MATLAB/Simulink中建立电机的非线性模型，根据电机非线性模型的电流和转子位置对代表部位的静态磁密进行查表，得到几个代表部位的瞬态磁密波形。 然后对变系数的Bertotti三项损耗分离的计算公式进行了改进，给出了一种利用傅里叶拟合的方法分别对磁滞损耗系数、Steinmetz系数和杂散损耗系数进行拟合。同时考虑了局部磁滞环对磁滞损耗的影响和集肤效应对涡流损耗的影响，使铁损耗的模型精度得到了进一步的提高。针对起动阶段周期不断变化和发电阶段周期稳定的不同特点，分别建立了适用于起动阶段的时域铁损耗模型和发电阶段的频域铁损耗模型。 接着，在MATLAB/Simulink中建立的起动/发电机一体化非线性仿真模型的基础上，搭建了电机各个部分瞬态磁密求解模块，并分别建立了时域铁损耗模块和频域铁损耗模块分别对起动阶段和发电阶段的铁损耗进行求解。根据求解的结果分析了负载、导通角和转速等参数对起动/发电机铁损耗的影响。然后利用仿真得到的若干组不同的开通角、导通角和效率，通过小波神经网络建模，训练并预测了该转速下开通角、导通角和效率的关系，再通过遗传算法对效率进行寻优得到最大效率下开通角和关断角的预测值。 最后，搭建了样机实验平台，采用了剔除法对样机进行了铁损耗的测量，还对发电阶段的效率进行了测量。通过测量值和仿真值进行对比，得到实验结果误差较小，验证了本文建立的损耗模型和最大效率下开通关断角预测模型的正确性。 |
| 作者： | 刘学堃 |
| 专业： | 电气工程 |
| 导师： | 陈昊 |
| 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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