發(fā)布時間：2020-06-08 23:45

【摘要】：隨著能源短缺和環(huán)境惡化,我國越加重視新能源產(chǎn)業(yè)的戰(zhàn)略地位,并大力推進(jìn)電動汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展。而電動機作為電動汽車的動力部件,是決定電動汽車性能指標(biāo)的核心因素。隨著研究發(fā)現(xiàn),開關(guān)磁阻電動機在這方面有著非常大的潛在優(yōu)勢。該電機不僅具有結(jié)構(gòu)簡單、調(diào)速范圍寬,控制靈活,能夠在高溫升的惡劣條件下運行的優(yōu)勢,而且能夠在很小的電流下實現(xiàn)快速啟動和頻繁的正反轉(zhuǎn),并同時保證高精度、高輸出的性能指標(biāo)。開關(guān)磁阻電動機本應(yīng)該得到大范圍推廣,但是由于其固有的雙凸極結(jié)構(gòu),使得其在運轉(zhuǎn)時會產(chǎn)生過大的轉(zhuǎn)矩脈動和噪聲,大大降低了電機運行的穩(wěn)定性。過大的轉(zhuǎn)矩脈動限制了開關(guān)磁阻電動機的推廣,使得如何抑制開關(guān)磁阻電動機轉(zhuǎn)矩脈動成為了一大研究熱點。本文首先介紹了開關(guān)磁阻電動機的結(jié)構(gòu)并分析了其運行原理,其次使用Ansoft軟件對開關(guān)磁阻電動機進(jìn)行有限元分析得到其運行數(shù)據(jù),然后將數(shù)據(jù)參數(shù)導(dǎo)入MATLAB軟件中,并使用二維查表法建立了開關(guān)磁阻電動機仿真模型。隨后分析討論了直接瞬時轉(zhuǎn)矩控制方法原理,之后根據(jù)其原理搭建了仿真模型,并與傳統(tǒng)電流斬波控制方法進(jìn)行比較,通過仿真結(jié)果發(fā)現(xiàn)直接瞬時轉(zhuǎn)矩控制方法對轉(zhuǎn)矩脈動抑制效果要遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于電流斬波控制方法。直接瞬時轉(zhuǎn)矩控制可以很大程度上抑制轉(zhuǎn)矩脈動產(chǎn)生,但該方法同樣存在局限性。在高轉(zhuǎn)速條件下仿真,電動機在換相區(qū)間會產(chǎn)生較大的轉(zhuǎn)矩脈動,通過對波形的分析得出是由后一相繞組峰值電流過大并且未能及時降低,導(dǎo)致了下一時刻轉(zhuǎn)矩脈動過大。根據(jù)分析結(jié)果對直接瞬時轉(zhuǎn)矩控制方法進(jìn)行了改進(jìn),在換相期間加入分壓電阻限制峰值電流產(chǎn)生,通過仿真發(fā)現(xiàn)改進(jìn)型直接瞬時轉(zhuǎn)矩控制方法對轉(zhuǎn)矩脈動抑制效果得到了進(jìn)一步的優(yōu)化。最后使用STM32F103芯片設(shè)計了開關(guān)磁阻電動機調(diào)速控制器,主要包括功率變換模塊、驅(qū)動模塊、檢測模塊和保護模塊的軟硬件設(shè)計,并通過實驗測得了相應(yīng)波形。
【圖文】：

的額定功率和額定轉(zhuǎn)速，最后根據(jù)開關(guān)磁阻電動機的設(shè)計公式以及設(shè)計經(jīng)驗求出電動機結(jié)構(gòu)參數(shù)，為 Ansoft/Maxwell 軟件提供仿真數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。2.1 開關(guān)磁阻電動機結(jié)構(gòu)開關(guān)磁阻電動機相對于異步電機、同步電機等傳統(tǒng)電機結(jié)構(gòu)十分簡單。其定子和轉(zhuǎn)子都是采用凸極結(jié)構(gòu)，學(xué)術(shù)上將這種結(jié)構(gòu)稱之為雙凸極結(jié)構(gòu)。雖然開關(guān)磁阻電動機的定子和轉(zhuǎn)子同樣是由硅鋼片壓疊而成，但是此類電機只須在定子上纏繞集中繞組，而轉(zhuǎn)子即不需要永磁體，也不用纏繞繞組。 因此開關(guān)磁阻電動機比其他傳統(tǒng)電機制造工藝簡單且成本低廉。定子極上兩個機械角相差 180度的繞組稱為“一相”，開關(guān)磁阻電動機有許多種類，一般按照相數(shù)結(jié)構(gòu)和定、轉(zhuǎn)子極數(shù)分類。例如繞組相數(shù)為兩相。定轉(zhuǎn)子極數(shù)分別為 4極和 2 極的開關(guān)磁阻電動機可寫成：兩相 4/2 開關(guān)磁阻電動機。由于三相以下的開關(guān)磁阻電動機不具備自啟動能力，，因此現(xiàn)今較為常用的電機通常為三相或四相電動機，如圖 2.1 所示分別為三相 6/4、四相 8/6、三相 12/8 開關(guān)磁阻電動機結(jié)構(gòu)

開關(guān)磁阻電動機結(jié)構(gòu)ABC ABCBCDAABCDBCAABCABCABC圖 2.1 開關(guān)磁阻電動機結(jié)構(gòu)圖2.2 開關(guān)磁阻電動機運行原理開關(guān)磁阻電動機依據(jù)“磁阻最小原理”運轉(zhuǎn)，如圖 2.2所示為 6/4開關(guān)磁阻電動機一相繞組運行原理截面圖。
【學(xué)位授予單位】：河北科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TM352

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2703837