【摘 要】
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永磁同步电机具有效率高、功率密度大、鲁棒性强以及调速范围广等优点,被广泛应用于家用电器、航空航天、轨道交通与电动汽车等领域,是当前电机领域研究和应用热点。本文以电动汽车驱动用永磁同步电机电磁设计和最优控制为研究内容,对永磁同步电机的高精度仿真建模,电机系统在弱磁控制时的最优效率及转矩波动进行了系统研究。主要工作如下:讨论了永磁同步电机电磁设计的常用方法,针对一台15 kW电动汽车用永磁同步电机的主
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永磁同步电机具有效率高、功率密度大、鲁棒性强以及调速范围广等优点,被广泛应用于家用电器、航空航天、轨道交通与电动汽车等领域,是当前电机领域研究和应用热点。本文以电动汽车驱动用永磁同步电机电磁设计和最优控制为研究内容,对永磁同步电机的高精度仿真建模,电机系统在弱磁控制时的最优效率及转矩波动进行了系统研究。主要工作如下:讨论了永磁同步电机电磁设计的常用方法,针对一台15 kW电动汽车用永磁同步电机的主要尺寸进行了设计分析,使用有限元分析法对电机结构尺寸、材料选择和失磁特性等进行了设计优化。阐述了永磁同步电机数学建模的原理,分析了不同工况下饱和程度的差异以及交叉耦合效应对永磁体磁链与定子电感的影响,构建了磁链和电感动态变化的永磁同步电机高精度仿真模型,实现了永磁同步电机的高精度仿真。讨论了永磁同步电机常用控制策略,应用最大转矩电流比控制与弱磁控制对15 kW电动汽车用永磁同步电机进行了瞬态与稳态特性仿真研究。针对电动汽车驱动特点,以电机效率和转矩波动作为最优弱磁控制目标,提出了以效率-转矩波动比(Efficiency-to-Torque-Ripple Ratio,ETRR)为优化目标的ETRR最优控制策略,构建了ETRR优化仿真系统,进行了全工况下永磁同步电机ETRR最优控制仿真研究。基于所设计的15 kW永磁同步电机,仿真和实验验证了本文所提永磁同步电机高精度仿真模型的准确性和ETRR最优控制策略的有效性。
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