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空间矢量脉宽调制对开关磁阻电机转矩脉动的抑制研究
| 论文题名： | 空间矢量脉宽调制对开关磁阻电机转矩脉动的抑制研究 |
| 关键词： | 电动汽车;开关磁阻电机;空间矢量脉宽调制;转矩脉动;绕组开关角 |
| 摘要： | 随着汽车工业的快速发展，中国对化石资源的依赖越来越大，伴随着化石资源的日益枯竭以及环境污染的加重，中国加大了对汽车排放的限制，使得电动汽车得到了各大车企的关注。作为电动汽车三大核心部件之一的电机驱动系统是汽车输出充足动力的保障。开关磁阻电机由于其体积小、结构简单且坚固、调速范围广以及不受磁极材料限制的优势，可以更好地用于电动汽车领域。但是由于其自身的双凸极结构以及脉冲式供电的工作方式，如果控制不当会产生很大的转矩脉动问题，因此寻求解决电机转矩脉动的问题成为了研究开关磁阻电机的重点。为此本文提出了一种空间矢量脉宽调制的方法，改善电流波形，减小转矩脉动，本文的主要研究内容归纳为以下几个方面： 首先，对三相12/8极的开关磁阻电机的基本结构与工作原理进行了阐述，推导了电机的基本约束方程。由于电机内部磁链非线性问题比较严重，为了提高电机控制精度，定量分析，利用Ansoft Maxwell软件建立电机的有限元模型，结合MATLAB/Simulink采用二维查表方法建立电机的非线性模型，并通过有限元对电机的内部磁场进行分析，揭示了开关磁阻电机转矩脉动产生的根本原因。 其次，对开关磁阻电机的驱动系统进行研究，比较了现有控制策略的特点。并对空间矢量脉宽调制策略的工作原理和技术路线进行了描述，详细的介绍了空间矢量脉宽调制的内部框图，并通过MATLAB/Simulink搭建了控制器以及电机驱动系统的整体结构图。 再次，对所搭建的电机驱动系统模块进行仿真分析，并与传统的电流斩波控制进行对比分析，讨论了驱动系统在不同转速下的仿真结果，并计算了不同转速下两种控制策略的转矩脉动率大小，结果表明空间矢量脉宽调制策略不仅可以在不同转速下对转矩脉动起到很好的抑制效果，还可以有效地抑制电机在起始瞬间的转矩冲击。 最后，设计了正交实验，对转速、绕组开通角、绕组关断角进行仿真分析，确定了最佳的开通角、关断角以及转速的最佳组合。并且对绕组的开通角和关断角单一因素的影响进行了研究，计算了空间矢量脉宽调制在不同开通角与关断角的条件下转矩脉动率的大小，讨论了开通角和关断角单一因素对转矩脉动的影响，并对产生的原因进行了阐述。根据得到的仿真结果表明，关断角对转矩脉动的影响更大。 |
| 作者： | 张振 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 安治国 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆交通大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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