本文關(guān)鍵詞：電動汽車用永磁同步電動機(jī)設(shè)計及其控制系統(tǒng)研究

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【摘要】：隨著全世界各國范圍內(nèi)的汽車的數(shù)目的飛快增長，致使石油等緊缺資源的加重耗費(fèi)，同時汽車尾氣排放引發(fā)的環(huán)境污染問題也日益突出，新能源汽車的發(fā)展已成為全球各屆的研發(fā)重點(diǎn)。永磁電機(jī)因其高效率、高功率密度等優(yōu)點(diǎn)成為電機(jī)應(yīng)用的熱門，電動汽車用永磁同步電動機(jī)的研究可以很好的解決資源和環(huán)境問題。本文設(shè)計了一臺30kW電動汽車用永磁同步電動機(jī)，優(yōu)化了電機(jī)的結(jié)構(gòu)，并且研究了該電機(jī)的控制系統(tǒng)，計算了該電機(jī)性能，保證該設(shè)計可以符合電動汽車的使用需求。 應(yīng)用場路結(jié)合的方法對電機(jī)的基本尺寸進(jìn)行了設(shè)計，通過對電機(jī)內(nèi)二維和三維電磁場的有限元計算得到了漏磁系數(shù)、極弧系數(shù)和氣隙系數(shù)，提升了磁路設(shè)計的精確度。設(shè)計了電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，并對其進(jìn)行了優(yōu)化，永磁內(nèi)置式結(jié)構(gòu)保證了轉(zhuǎn)子在高速旋轉(zhuǎn)工況下的機(jī)械可靠性，同時，通過隔靴磁橋、減重孔和偏心圓弧的設(shè)計優(yōu)化了轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，提高了電機(jī)的性能。設(shè)計了電機(jī)的機(jī)殼水冷結(jié)構(gòu)，并通過優(yōu)化入水口結(jié)構(gòu)改進(jìn)了水流的分布，，使各水路水流分布更加均勻。 本文對永磁電動機(jī)的弱磁控制特性進(jìn)行了研究，創(chuàng)建了該電動機(jī)數(shù)學(xué)模型，研究了電樞電流向量在電壓極限圓和電流極限圓內(nèi)的移動路徑。在考慮交直軸磁路交叉耦合的情況下計算了交直軸同步電感，對考慮磁場飽和影響以及不考慮磁場飽和影響的弱磁控制系統(tǒng)進(jìn)行了建模仿真，研究了控制系統(tǒng)的可行性以及考慮磁場飽和對控制系統(tǒng)的影響。 由于電機(jī)轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)，所以對電機(jī)轉(zhuǎn)子在最高轉(zhuǎn)速下的機(jī)械強(qiáng)度進(jìn)行了分析計算。永磁電動機(jī)的損耗主要為定子鐵耗，采用分離鐵心損耗法得到了定子鐵耗。利用場路結(jié)合的方式得到了最大運(yùn)行轉(zhuǎn)速和額定運(yùn)行轉(zhuǎn)速下電動機(jī)的工作特性。為了使得電機(jī)性能計算貼近實際，本文將控制方法與電機(jī)有限元模型進(jìn)行聯(lián)合仿真，得到電機(jī)在不同負(fù)載下的動態(tài)性能。
【關(guān)鍵詞】：電動汽車 永磁同步電動機(jī) 場路耦合 弱磁控制 聯(lián)合仿真
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TM341
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-17
• 1.1 本文研究背景與意義10-11
• 1.2 電動汽車用永磁同步電機(jī)研究現(xiàn)狀11-13
• 1.2.1 電動汽車用永磁同步電機(jī)國外研究現(xiàn)狀11-12
• 1.2.2 電動汽車用永磁同步電機(jī)國內(nèi)研究現(xiàn)狀12-13
• 1.3 電動汽車控制系統(tǒng)研究現(xiàn)狀13-15
• 1.3.1 電動汽車控制系統(tǒng)國外研究現(xiàn)狀13-14
• 1.3.2 電動汽車控制系統(tǒng)國內(nèi)研究現(xiàn)狀14-15
• 1.4 本文的主要研究內(nèi)容15-17
• 第2章 電動汽車用永磁同步電動機(jī)設(shè)計與結(jié)構(gòu)優(yōu)化17-28
• 2.1 場路結(jié)合設(shè)計方法17-20
• 2.1.1 氣隙系數(shù)的計算17-18
• 2.1.2 極弧系數(shù)的計算18-19
• 2.1.3 空載漏磁系數(shù)的計算19-20
• 2.2 電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)設(shè)計與優(yōu)化20-24
• 2.2.1 隔磁橋的設(shè)計20-21
• 2.2.2 轉(zhuǎn)子上加減重孔21
• 2.2.3 轉(zhuǎn)子外圓偏心圓弧設(shè)計21-24
• 2.3 水冷結(jié)構(gòu)設(shè)計與優(yōu)化24-27
• 2.4 本章小結(jié)27-28
• 第3章 電動汽車用永磁同步電機(jī)弱磁控制研究28-42
• 3.1 永磁同步電機(jī)的穩(wěn)態(tài)分析和數(shù)學(xué)模型28-30
• 3.1.1 永磁同步電機(jī)穩(wěn)態(tài)分析28-29
• 3.1.2 永磁同步電機(jī)數(shù)學(xué)模型29-30
• 3.2 永磁同步電機(jī)弱磁控制研究30-35
• 3.2.1 電壓電流極限圓軌跡30-31
• 3.2.2 永磁同步電機(jī)的弱磁調(diào)速區(qū)間31-32
• 3.2.3 不考慮磁場飽和的永磁同步電機(jī)的弱磁控制仿真32-35
• 3.3 考慮磁場飽和的交直軸同步電感計算35-38
• 3.4 考慮磁場飽和的永磁同步電機(jī)弱磁控制仿真38-41
• 3.5 本章小結(jié)41-42
• 第4章 電動汽車用永磁同步電機(jī)性能分析計算42-51
• 4.1 定子鐵心損耗分析計算42-44
• 4.2 轉(zhuǎn)子機(jī)械強(qiáng)度分析計算44-46
• 4.3 電機(jī)工作特性研究46-50
• 4.3.1 場路結(jié)合法計算電機(jī)工作特性47-48
• 4.3.2 電機(jī)控制系統(tǒng)與電磁場有限元聯(lián)合仿真48-50
• 4.4 本章小結(jié)50-51
• 結(jié)論51-52
• 參考文獻(xiàn)52-56
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文56-57
• 致謝57

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：892953