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原文传递混合动力电动车用开关磁阻电机控制系统研究

论文题名：	混合动力电动车用开关磁阻电机控制系统研究
关键词：	开关磁阻电机;混合动力电动汽车;电机控制器;噪声控制;转矩脉动;直接转矩控制
摘要：	如何应对新世纪能源紧张和环保压力，实现传统汽车工业可持续发展，是世界许多发达国家当今面对的巨大挑战。电动汽车（EV）是实现汽车能源多元化与零排放节能环保汽车的理想选择，但由于车用动力电池性能发展水平的制约，纯电动汽车的发展与应用受到了有识之士的质疑。进入二十世纪，各汽车生产商把重点转向了可实施性强，短期可望产业化的混合动力电动汽车的研究与开发上。中国政府审时度势，“十五”期间设立电动汽车重大科技专项，混合动力电动汽车（HEV）是其中主要研究开发内容之一。电机控制器是HEV的关键零部件。可供HEV选用的电机型式多种多样，性能各有千秋，其中开关磁阻电机驱动（SRD）系统以其结构简单，牢固，性能独特而成为其中优选方案。本文依托国家十五“863”电动汽车重大专题项目，对混合动力电动汽车用的开关磁阻电机（SR电机）控制系统的关键技术进行专题应用研究，研究成果在武汉市的混合动力电动公交车510线路上运行并取得了满意的效果。全文共分六部分：首先论述了EV的发展历程和最新进展，说明了HEV的基本结构以及SRD系统的最新发展水平及其用于EV的优缺点，最后介绍了项目的立项背景和论文的主要研究内容。根据电动车辆的动力性能要求，导出了电机驱动系统的机械特性要求，证明了在EV中拓宽电驱动系统恒功率运行范围的必要性，阐明了EV中电机驱动系统的设计特点。根据整车项目的设计目标和康明斯ISBe150发动机的万有特性以及多能源动力总成的控制策略，验证了混合动力电动客车对SR电机控制器的技术要求的合理性。为了便于深入分析HEV用SR电机的各种控制策略和多种电机电磁设计方案的比较，建立了开关磁阻电机的MATLAB/Simulink非线性动态仿真模型。HEV对驱动用电机提出更高的要求，电机的工程化优化设计除了满足性能指标外，还充分考虑到控制策略的实施难度和现阶段功率器件的发展水平，使得HEV用电机控制器获得了最佳性价比。SR电机是典型的机电一体化系统，优秀的电机只有配合先进的控制策略才能发挥最佳的性能，在论文的第四章详细介绍电动车用控制器统一的外部接口和控制器硬件结构。根据HEV的控制特点，提出了一种适合HEV用SR电机平均转矩多变量同时控制技术，彻底消除了传统控制中由于控制模式切换引起的转矩不平顺性，满足电动车要求电机的低速大启动转矩，中速高效率以及宽广的恒功率范围，具有先进性。发电控制一直是SR电机的控制难点，文章根据电压平衡方程和对称的电感特性曲线，证明开关磁阻电机只要控制适当，发电和电动性能完全对称，澄清了SR电机发电控制中一些误区，分析了SR电机发电控制中失控电流的产生机理和预防对策，结果经过实验验证。优秀的控制器必须具备良好的电磁兼容性能，论文详细介绍了HEV用SR电机控制器各部分从设计到制作以及电磁兼容设计的全过程，特别设计的高压母线结构，保证了电机控制器在电动汽车上很高的运行可靠性。SR电机的噪声涉及电机电磁设计、结构设计、控制策略和电机的安装方式，多种方案综合治理，实际系统获得了较好的效果和用户好评。针对SR电机转矩脉动较大的特点，论文最后一部分借鉴感应电机直接转矩控制思想，以瞬时无功功率理论为理论基础，对SR电机直接转矩控制进行了理论完善和仿真试验研究，为进一步深入研究作了一些有益的探索
作者：	王双红
专业：	电机与电器
导师：	詹琼华
授予学位：	博士
授予学位单位：	华中科技大学
学位年度：	2005
正文语种：	中文