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二十一世纪以来,能源危机、环境污染等问题越来越突出,人们的环保意识也越来越高。在汽车领域,随着汽车保有量的不断提高,在方便人们出行的同时,也加据了石油等传统能源的消耗,同时由于汽车尾气排放而造成的污染越来越严重。因此,相对于传统内燃机汽车,具有节能环保的新型汽车成为了当今研究的热点,这些汽车主要包括纯电动汽车、燃料电池汽车和混合动力汽车三种。由于电池技术的局限性,导致纯电动汽车和燃料电池汽车的发展受到了较大的限制,混合动力汽车则成为目前新能源汽车发展的主流方向。
本文首先简单介绍混合动力汽车的概念、发展简史及分类,并简介了双转子电机和磁通切换电机的基础知识,最后研究了一种应用于电磁式混合动力系统的新型电机——磁通切换双转子电机。
其次阐述了磁通切换双转子电机的基本结构和工作原理,并在此基础上利用基本的电磁关系推导出了电机的数学模型,即电压方程、磁链方程、转矩方程以及机械运动方程,为以后的仿真建模打下基础。接着对磁通切换双转子电机进行了Maxwell2D有限元仿真分析,研究了内外电机之间磁场耦合情况,并从这个角度验证了对磁通切换双转子电机的控制方法的研究可将内外电机分开进行。
再次根据有限元仿真分析得出的结果,以外电机为例,利用MATLAB软件对控制系统进行建模,采用电流滞环控制和电压空间矢量控制两种方法来研究电机的控制策略,并进行了对比。
最后再利用MATLAB软件搭建了电机应用于混合动力汽车运行各个工况的仿真模型,对汽车运行时内外电机的工作状态进行了理论分析,分析了各个工况下,混合动力合成系统中的能量流向以及需要电机实现的功能。然后利用搭建的模型对汽车起动、加速、爬坡、能量回馈等工况进行了仿真分析,验证理论分析的正确性。