电动汽车用分段式双定子开关磁阻电机驱动系统研究

来源 :中国矿业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:jinnsey
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SRM功率密度低、转矩脉动大的缺点一直限制着SRM的进一步推广。本文提出了一种分段式双定子开关磁阻电机(SDS-SRM)拓扑结构。新型电机的内外定子分别由8个独立的U形分段组成。内、外转子两个相邻齿中心轴线之间的机械角错开7.5°。新型电机结构能够有效减小电机总输出转矩的转矩脉动。本文就SDS-SRM的功率变换器拓扑与控制策略进行研究。首先,本文基于不对称半桥功率变换器拓扑提出了电动汽车用SDS-SRM多模式运行控制策略。由于特殊的转子结构设计和优化的绕组极性配置,SDS-SRM内外定子之间几乎没有电磁耦合。根据电机的工作区域,提出了包括内定子励磁模式、外定子励磁模式和双定子励磁模式在内的多模式运行控制策略。此外,还提出了应用于SDS-SRM不同模式切换过程中的控制规则,以消除转矩波动,实现转矩平稳切换。仿真和实验结果验证了所提出的多模式运行控制策略的有效性。然后,本文提出了一种应用于电动汽车(EV)的SDS-SRM集成驱动变换器。相较于不对称半桥功率变换器拓扑,新型集成驱动变换器不仅精简了功率开关管的数量,而且具有三种工作模式。在驱动模式下,可以通过集成驱动变换器驱动SDS-SRM。在非电气隔离充电模式下,通过复用电机绕组与现有功率开关管组成降压变换器,在合适的转子位置可以在无转矩控制状态下对牵引电池进行充电,同时应用交错相电流控制方法可以减小充电电流脉动。在隔离充电模式下,SDSSRM由电网供电,内定子工作在电动状态驱动中间转子,同时外定子工作发电状态,以此完成电能-机械能-电能的转换过程,从而实现电气隔离充电模式传递电能给电池充电。然后,通过仿真与实验验证了所提出的集成驱动变换器及其控制方案的有效性。最后,为进一步抑制SDS-SRM的瞬时转矩脉动,提出了SDS-SRM互补型直接瞬时转矩控制(CDITC)策略。此策略通过使用内外定子转矩互补算法,可以通过增大内(外)定子来补偿外(内)定子换相时的转矩不足,使SDS-SRM输出平滑转矩。CDITC控制策略使用单状态切换规则,简化了三电平SRM DITC控制策略在换相区域使用的双状态切换规则。划分了各转矩区域功率变换器的动作状态,简化了控制线程。仿真与实验结果也都验证了此控制策略的可行性。本文有图85幅,表6个,参考文献71篇。
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