定子勵(lì)磁型混合勵(lì)磁軸向磁場磁通切換永磁(Hybrid Excited Axial Field Flux-Switching Permanent Magnet,HEAFFSPM)電機(jī)是一種全新拓?fù)涞幕旌蟿?lì)磁電機(jī),具有短軸向長度、高轉(zhuǎn)矩密度、強(qiáng)過載能力、低速大轉(zhuǎn)矩特性和寬恒功率運(yùn)行范圍等特點(diǎn),特別適合電動(dòng)汽車等要求寬調(diào)速及大轉(zhuǎn)矩的應(yīng)用場合。本文基于HEAFFSPM電機(jī)為研究對象,探索電機(jī)損耗、效率和電流間的協(xié)調(diào)規(guī)律,實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的低速大轉(zhuǎn)矩與高效寬調(diào)速運(yùn)行,為該電機(jī)在分布式驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車中的應(yīng)用提供理論依據(jù)和技術(shù)支持。首先,闡述課題的研究背景、現(xiàn)狀及意義,分析HEAFFSPM電機(jī)的拓?fù)�、運(yùn)行原理及調(diào)磁機(jī)理,在此基礎(chǔ)上建立該電機(jī)的數(shù)學(xué)模型,并搭建仿真模型進(jìn)行分析驗(yàn)證。其次,研究混合勵(lì)磁電機(jī)的id = 0控制、弱磁控制和銅耗最小控制等策略,并進(jìn)行正確性和有效性驗(yàn)證。為進(jìn)一步提高驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)效率,提出一種計(jì)及銅耗和鐵耗的效率優(yōu)化控制策略。推導(dǎo)計(jì)及銅耗和鐵耗的電機(jī)數(shù)學(xué)模型,并構(gòu)建該電機(jī)效率優(yōu)化控制系統(tǒng)。研究不同運(yùn)行工況下,電樞電流和勵(lì)磁電流的協(xié)調(diào)控制規(guī)律,實(shí)現(xiàn)電機(jī)的最小損耗運(yùn)行,增強(qiáng)電機(jī)帶負(fù)載能力,拓寬電機(jī)恒功率運(yùn)行范圍,提高系統(tǒng)運(yùn)行效率。最后,設(shè)計(jì)以MicroLabBox為核心的混合勵(lì)磁系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái),驗(yàn)證id = 0控制、銅耗最小控制和效率優(yōu)化控制等策略的有效性,并對電機(jī)的增磁及弱磁特性進(jìn)行測試。
【學(xué)位單位】：西安理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TM351
【部分圖文】：

流的大小和方向調(diào)節(jié)氣隙磁場，實(shí)現(xiàn)了電機(jī)的增磁和弱磁運(yùn)行，有效提高了電機(jī)^/負(fù)載能力，拓寬了恒功率運(yùn)行區(qū)域。如圖1-2(a)所示，文獻(xiàn)[27-29]提出了一種雙轉(zhuǎn)子HEAFFSPM發(fā)電機(jī)。該電機(jī)定子采用背靠背分割式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，定子包括12個(gè)“H”型的定子鐵心塊，采用隔磁環(huán)將電機(jī)整體磁路分為內(nèi)外兩個(gè)部分，電樞繞組、勵(lì)磁繞組和永磁體都安裝在定子上，轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子極和轉(zhuǎn)子磁軛組成。如圖1-2(b)所示，文獻(xiàn)[30]提出了一種新結(jié)構(gòu)雙轉(zhuǎn)子HEAFFSPM電機(jī)。該電機(jī)采用中間定子結(jié)構(gòu)，定子兩側(cè)的齒分為兩個(gè)小齒，相鄰小齒中間夾放永磁體，定子齒開口處放置電樞繞組，勵(lì)磁繞組纏繞在定子軛部。上述兩種結(jié)構(gòu)電機(jī)軸向長度短，轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)簡單

圖 1-2 雙轉(zhuǎn)子 HEAFFSPM 電機(jī) Fig.1-2 Double rotor HEAFFSPM machine如圖1-3所示為東南大學(xué)的林明耀教授提出的一種雙定子勵(lì)磁型HEAFFSPM電機(jī)[31-34]。該電機(jī)類似三明治結(jié)構(gòu)，由兩個(gè)結(jié)構(gòu)一樣的定子和一個(gè)轉(zhuǎn)子構(gòu)成，轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)簡單，高速運(yùn)行時(shí)不會(huì)出現(xiàn)永磁體脫落的現(xiàn)象，具有短軸向長度、體積小、易于散熱等優(yōu)點(diǎn)。通過調(diào)節(jié)電勵(lì)磁繞組中直流勵(lì)磁電流的極性與大小，可以有效地調(diào)節(jié)氣隙磁場，實(shí)現(xiàn)增磁、永磁及弱磁運(yùn)行模式，改善電機(jī)低速區(qū)帶載能力，拓寬高速區(qū)恒功率運(yùn)行范圍。綜上所述，HEAFFSPM 電機(jī)結(jié)合了軸向磁通切換永磁電機(jī)和電勵(lì)磁同步電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，具有以下特點(diǎn)：（1）軸向長度短；

圖 1-3 雙定子 HEAFFSPM 電機(jī) Fig.1-3 Double stator HEAFFSPM machine HESM 控制技術(shù)研究現(xiàn)狀HESM 因調(diào)速范圍寬、過載能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)引起了國內(nèi)外眾多學(xué)者的關(guān)注，但 HESM 的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)研究為主，對控制技術(shù)的研究較少。 如圖 1-4 所示，基于混合勵(lì)磁磁通切換永磁(HE Flux-Switching Permanent MSPM)電機(jī)，文獻(xiàn)[35]提出了一種轉(zhuǎn)速開環(huán)弱磁控制策略，轉(zhuǎn)矩參考值直接給磁控制策略給定電流參考值，通過電流內(nèi)環(huán)控制該電機(jī)運(yùn)行性能。仿真和實(shí)，文獻(xiàn)所提出的弱磁控制策略有效拓寬了電機(jī)速度運(yùn)行范圍，且在一定程度速區(qū)電機(jī)帶載能力，但沒有實(shí)現(xiàn)低高速兩個(gè)運(yùn)行區(qū)域的平滑切換，且系統(tǒng)抗能差，控制精度低。

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