详情

原文传递新型多功能SRM驱动器研究

论文题名：	新型多功能SRM驱动器研究
关键词：	电动自行车;开关磁阻电机;功率变换器;拓扑优化;驱动电路
摘要：	依靠电力电子、电机驱动和电池技术的积累，电力传动行业伴随着全球电气化进程迎来了新的市场蓝海。开关磁阻电机因坚固耐用、成本低、结构简单、在温度升高时能可靠高速运转而成为取代感应电机和永磁电机的最优候选设备之一。但是，传统的开关磁阻电机功率变换器往往功能较为单一，且目前针对开关磁阻电机的研究方向多为降低损耗，减少开关器件等方面进行研究。近几年，针对功率变换器的驱动充电一体化研究开始受到学者关注。本文着眼于电动自行车市场，针对目前行业革新和技术难点，将传统开关磁阻电机功率变换器拓扑进行优化，提出了一种新型多功能SRM驱动电路。全文具体工作如下：　　首先，本文介绍了SRM的基本工作原理，并对非线性的SRM进行了数学建模，然后介绍了SRD调速系统的基本组成，以及几种常见的功率变换器的拓扑和控制策略。针对现有功率变换器的不足，本文提出了一种新型多功能SRM驱动电路，并针对该电路的第一种模式：电机驱动工作模式，进行了详尽的分析和仿真验证。其次，本文围绕电机的第二种模式：PFC(Power factor Correction)工作模式，先介绍了PFC技术，然后结合本文的设计要求，提出了一种不改变输出相位的升降压PFC拓扑，并将该拓扑应用到多功能SRM驱动电路中，然后对拓扑进行了数学建模和控制器设计。接着，本文围绕电机的第三种工作模式：光伏充电工作模式，先介绍了光伏电池的基本原理，并将多功能SRM驱动电路复用为一种升降压电路，采用扰动观察法使光伏电池的输出能够保持在最大功率点运行，实现光伏电池为蓄电池充电。然后通过仿真验证了所提出的驱动电路在三种工作模式下的可行性。最后，以一台额定功率为3.5kw的SRM为被控对象，本文分别对系统的硬件电路和软件程序进行设计，完成其硬件控制器的整体设计。通过对三种工作模式下实验结果的分析，证明了本文所述驱动电路的有效性与可靠性。　　依据本文，成功试验，使该控制器搭载在一台电动自行车上实现了上述全部功能。在完成电动自行车驱动充电功能的同时，还集成了光伏电池模块，为电机和电池提供能量。相比传统控制器，该设备不仅提升了整车续航能力，节约了车载充电设备的体积，还节省了电动自行车的制造成本，提高了使用该驱动器的电动自行车的市场竞争力。
作者：	王欣睿
专业：	控制工程
导师：	刘斌
授予学位：	硕士
授予学位单位：	南昌航空大学
学位年度：	2022