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宽功率范围的多端口电机驱动器的研究
| 论文题名： | 宽功率范围的多端口电机驱动器的研究 |
| 关键词： | 混合动力汽车;多端口电机驱动器;空间矢量调制;功率分配 |
| 摘要： | 混合动力新能源汽车具有续航里程长、能量转化率高、功率密度高以及多能互补等优势，是实现国家“双碳”战略目标的重要技术路线之一。多端口电机驱动器能够将多个能量源连接至交流电动机，其中单级式多端口电机驱动器具有能量变换次数少，能量转化效率高等特点，是一种极具发展潜力的电机驱动方案。然而，目前的单级式多端口电机驱动器的拓扑结构对直流侧能量源的功率调节范围有限，无法适用于新能源汽车复杂的运行工况。因此，本文引入了一种适用于宽功率范围的多端口拓扑结构，并在该结构的基础上提出了一种适用于宽功率范围空间矢量调制策略。具体的研究内容如下： 1、针对单级式多端口电机驱动器功率调节范围较小的问题，本文分析了现有的单级式多端口驱动器的拓扑结构的组成以及功率路径，并引入一种宽功率范围的多端口电机驱动器。该拓扑结构的直流端口功率调节的范围更宽，并且能够应用在直流端口功率变化范围比较大的工况下，实现灵活的功率分配需求。 2、为了提升该驱动器的运行效率，本文在深入不同电压空间矢量与端口功率分配之间的关系的基础上，研究提出了功率可分配的空间电压矢量调制方法。此外，本文结合不同工况下电动机所需的直流母线电压不同，尽可能采用低母线电压运行方式，以降低定子电阻上的压降，提升电机驱动系统效率。 3、在电路设计以及调制设计的基础上，为了优化宽功率范围多端口电机驱动器效率，本文提出了效率优化的多端口电机驱动器控制算法。本文在分析多端口单级驱动器的功率分配范围的基础上，当直流端口功率需求在多端口驱动器的功率调节范围内，此时，DC/DC 变换器不参与功率控制，所有功率仅需要单次变换。当直流端口功率需求超过多端口驱动器的功率调节范围，让多端口驱动器以最大功率分配范围输出，DC/DC变换器只处理剩余的部分功率，减小系统的功率损耗，该方案使得该系统的整体效率比传统拓扑结构的效率提升1~2%。 综上所述，本文提出的混合动力新能源汽车的电机驱动器及其控制方法具有功率调节范围宽、能量转化效率高等特点，具有非常重要的发展潜力。 |
| 作者： | 刘海川 |
| 专业： | 控制工程 |
| 导师： | 周雪 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 电子科技大学 |
| 学位年度： | 2023 |
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