原文传递
一体化电驱动总成多物理场建模与振动分析
| 论文题名： | 一体化电驱动总成多物理场建模与振动分析 |
| 关键词： | 新能源汽车;电驱动总成;电磁场;场路耦合;振动响应 |
| 摘要： | 电驱动总成作为新能源汽车的核心部件，其NVH性能越来越受到重视。在电驱动总成的设计阶段，开展对电驱动总成的振动研究，建立相关的模型分析电驱动总成的振动机理，研究如何提升电驱动总成的NVH性能具有重要的意义。为了提升电驱动总成的NVH性能，本文建立了电驱动总成振动噪声分析模型，分析了电驱动总成振动噪声机理，主要研究内容如为： 介绍了永磁同步电机的结构原理，推导了永磁同步电机（以下简称PMSM）的数学模型，坐标变换原理。研究了PMSM的最大转矩电流比（MTPA）控制和弱磁控制原理，结合坐标变换原理，推导了PMSM在旋转坐标系下的数学模型、电压、转矩、电流的表达式，并基于上述表达式推导了MTPA控制和弱磁控制的重要公式。 在Maxwell中建立了PMSM二维电磁场有限元模型、在Simulinnk中搭建了PMSM矢量控制模型、在Simplorer中搭建了PMSM外电路模型，通过相关的接口模块实现联合仿真得到了场路耦合模型。通过对PMSM场路耦合控制模型和Simulink永磁同步电机控制模型的仿真计算得到两者的三相电流波形，通过对电流的对比分析，说明了PMSM场路耦合控制系统能够很好的模拟电机控制器供电时带来的电流谐波。 对PMSM在三相正弦波供电和控制器供电的情况下的径向电磁力表达式进行了推导，对两种供电方式下PMSM的径向电磁力的频率和空间阶数进行了总结。在Maxwell中根据所建立的PMSM有限元模型，采用三相正弦电流作为激励源仿真得到了电机的磁力线分布图和磁密分布云图，气隙磁场的磁通密度与径向电磁力。通过傅里叶变换对径向电磁力空间特性和时间特性进行分析，结果与理论推导一致。将PMSM场路耦合仿真产生的电磁力和有限元法产生的电磁力频谱进行对比分析可知，场路耦合法产生的电磁力的谐波含量更大，在0-6000Hz低频段，两种电磁力幅值差异比较小、分布一致；6000-9000Hz频段，场路耦合会产生与开关频率相关的高频电磁力，这与理论分析一致。 建立了电驱动总成有限元模型，进行了约束模态分析，在AVLeAxle中建立了电驱动总成多体动力学模型，分析了稳态工况和瞬态工况下电驱动总成的振动响应，对稳态工况下电驱动总成轴承力进行分析，瞬态工况下对壳体表面振动加速度瀑布图进行分析验证了电磁阶次和机械阶次为壳体表面主要振动阶次。其次在半消声室中对电驱动总成进行了振动台架实验，并将实验与仿真对比，验证了建模的有效性。 |
| 作者： | 严新 |
| 专业： | 工程(车辆工程) |
| 导师： | 何联格;吴行 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆理工大学 |
| 学位年度： | 2023 |
检索历史
应用推荐
