本文關(guān)鍵詞：混合動力汽車用雙轉(zhuǎn)子電機的建模與仿真，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

電機與控制學(xué)報

第１２卷

ｌ

引言

隨著全球石油資源緊張、大氣污染嚴重等問題的加劇，融合內(nèi)燃機汽車和電動汽車優(yōu)點的混合動力電動汽車技術(shù)異軍突起，在世界范圍內(nèi)成為新型汽車開發(fā)的熱點。

混合動力電動汽車（Ｈｙｂｒｉｄ

Ｅｌｅｃｔｒｉｃ

Ｖｅｈｉｃｌｅ，

ＨＥＶ）是在一輛汽車上同時配備電力驅(qū)動系統(tǒng)和輔助動力單元（ＡＰＵ）的汽車。它將原動機、電動機以

及蓄電池組合在一起，以實現(xiàn)它們之間的良好匹配

和優(yōu)化控制，達到低排放和低油耗的目的【４Ｊ。目前混合動力電動汽車主要可分為串聯(lián)、并聯(lián)和混聯(lián)三種典型結(jié)構(gòu)。

近年來，我國在混合動力汽車研發(fā)方面取得了較大的進步。但是，我國混合動力汽車的技術(shù)水平仍與國外差距很大，一個很重要的原因在于機電耦合傳動模式方面沒有重大突破，缺少動力耦合器執(zhí)行機構(gòu)。因此迫切要求開發(fā)性能優(yōu)越、成本低廉的混合動力新結(jié)構(gòu)。

在這種環(huán)境下，一種雙轉(zhuǎn)子電機結(jié)構(gòu)被提出應(yīng)用于混合動力汽車驅(qū)動系統(tǒng)，它采用一種由內(nèi)外兩個徑向式磁路結(jié)構(gòu)的復(fù)合電機組成一體化的雙轉(zhuǎn)子混合動力電機，代替一般的發(fā)電機和電動機分離式結(jié)構(gòu)Ｌ５．Ｊ。雙轉(zhuǎn)子電機通過內(nèi)、外兩個電機部分的協(xié)

調(diào)工作使發(fā)動機運行于最高效率點，并且其自身具

備減速增轉(zhuǎn)矩的功能，能夠取消離合器和變速器，降低整車的開發(fā)成本，并提高整車的工作效率…。

本文在級聯(lián)式無刷雙饋電機與同步電機的基礎(chǔ)上，依據(jù)電機的基本電磁關(guān)系，推導(dǎo)出雙轉(zhuǎn)子電機的數(shù)學(xué)模型，并利用Ｍａｔｌａｂ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ仿真軟件建立電機的仿真模型，對電機的運行狀態(tài)進行仿真。

２雙轉(zhuǎn)子混合動力系統(tǒng)介紹

雙轉(zhuǎn)子混合動力系統(tǒng)南發(fā)動機、雙轉(zhuǎn)子電機、逆變控制器、控制系統(tǒng)及電池等構(gòu)成，如圖１所示。雙轉(zhuǎn)子電機由內(nèi)、外兩轉(zhuǎn)子和定子組成，內(nèi)轉(zhuǎn)子與發(fā)動機曲軸相連，外轉(zhuǎn)子與驅(qū)動橋相連。發(fā)動機的轉(zhuǎn)矩通過內(nèi)、外轉(zhuǎn)子之間的電磁場直接作用在驅(qū)動橋上，同時利用兩轉(zhuǎn)子之間的轉(zhuǎn)速差發(fā)電，電流由逆變控制器傳輸給電機，對驅(qū)動橋產(chǎn)生附加轉(zhuǎn)矩。發(fā)動機和驅(qū)動橋之間沒有機械連接，因此發(fā)動機的工作點可以靈活選擇¨’引。

根據(jù)車輛啟動、加速、減速、勻速及制列等行駛

工況，雙轉(zhuǎn)子電機內(nèi)外兩個電機部分均可獨立運行于發(fā)電、電動、堵轉(zhuǎn)或不工作狀態(tài)，其電機可具有啟

動、純電動、兩轉(zhuǎn)子同步態(tài)、兩轉(zhuǎn)子升降速異步態(tài)等

多種運行狀態(tài)。

圖１

雙轉(zhuǎn)子混合動力系統(tǒng)技術(shù)方案

ｒｉｇ．１

Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ

ｓｃｈｅｍｅｏｆｔｈｅｄｏｕｂｌｅ ｒｏｔｏｒｍｏｏｒＨＥＶ

ｓｙｓｔｅｍ

３雙轉(zhuǎn)子電機的原理介紹

３．１雙轉(zhuǎn)子電機的結(jié)構(gòu)介紹

雙轉(zhuǎn)子電機（Ｄｏｕｂｌｅ—ＲｏｔｏｒＭｏｔｏｒ）由一個定子與內(nèi)、外兩個轉(zhuǎn)子構(gòu)成，內(nèi)轉(zhuǎn)子為勵磁轉(zhuǎn)子，外轉(zhuǎn)子為內(nèi)外側(cè)繞組反相序聯(lián)接的杯形轉(zhuǎn)子，，內(nèi)外兩個轉(zhuǎn)子在機械結(jié)構(gòu)上是同軸聯(lián)接的。其中杯形轉(zhuǎn)子外側(cè)繞組靠近定子繞組，故稱為杯形轉(zhuǎn)子的定子側(cè)繞組，同理其內(nèi)側(cè)繞組也稱為杯形轉(zhuǎn)子的勵磁轉(zhuǎn)子側(cè)繞組。

雙轉(zhuǎn)子電機可看作由定子與杯形轉(zhuǎn)子外側(cè)繞組作轉(zhuǎn)子構(gòu)成的異步電機（外電機），和由杯形轉(zhuǎn)子內(nèi)側(cè)繞組作定子與勵磁轉(zhuǎn)子構(gòu)成的同步電機（內(nèi)電機）組成的一種復(fù)合電機。同時也可將其看作是由級聯(lián)式無刷雙饋電機的結(jié)構(gòu)演變而來的新型電機結(jié)構(gòu)。

級聯(lián)式無刷雙饋電機（Ｃａｓｃａｄｅ

ＢｒｕｓｈｌｅｓｓＤｏｕｂｌｙ—

Ｆｅｄ

Ｍａｃｈｉｎｅ，ＣＢＤＦＭ）由兩套分離的定子繞組同兩

套繞組反相序聯(lián)接的轉(zhuǎn)子構(gòu)成，其結(jié)構(gòu)如圖２所示。其相當(dāng)于兩臺極對數(shù)分別為Ｐ。Ｐ。的繞線式異步電機的級聯(lián)系統(tǒng)，即兩臺電機轉(zhuǎn)子機械上同軸，兩套轉(zhuǎn)子繞組反相序聯(lián)接，一套定子繞組（功率繞組，極對數(shù)為Ｐ。）直接接三相工頻電網(wǎng)，另一套定子繞組（控制繞組，極對數(shù)為Ｐ。）接至變頻器的輸出端心＇７’８｜。

Ｐ。對極電機Ｐ。對極電機

圖２級聯(lián)式無刷雙饋電機的結(jié)構(gòu)

Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｔｈｅｃａｓｃａｄｅ

ｂｍｓｈｌｅｓｓｄｏｕｂｌｙ－ｆｅｄ

ｍａｃｈｉｎｅ

Ｆｉｇ．２

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