電動汽車開關(guān)磁阻電機集成充電變換器的研究.pdf

1、隨著巴黎協(xié)議的簽訂，減少二氧化碳排放量的需求日益顯著，代表綠色出行方式的電動汽車將成為未來汽車產(chǎn)業(yè)首要的發(fā)展對象。電動汽車車載式充電系統(tǒng)和電機驅(qū)動系統(tǒng)是電驅(qū)動汽車的兩大關(guān)鍵部分，這兩種電力電子系統(tǒng)分時運行，并可以實現(xiàn)功率變換器和無源元件的復(fù)用，不單單能夠減少電力電子系統(tǒng)的體積、重量，另外可以實現(xiàn)減少一定的成本。于是，充電與驅(qū)動的集成技術(shù)成為了研究熱點。本文針對電驅(qū)動汽車單相充電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、開關(guān)磁阻電機的全橋功率變換器以及兩者的拓撲集成化

2、技術(shù)進行研究，參照現(xiàn)行的充電標(biāo)準提出一種適合電動汽車商業(yè)化應(yīng)用的充電驅(qū)動集成方案。
　　本文的主要研究內(nèi)容包括以下幾點:
　　1.本文分析了電動汽車充電系統(tǒng)技術(shù)以及電驅(qū)動系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀以及相關(guān)標(biāo)準，對國內(nèi)外研究的驅(qū)動-充電拓撲集成技術(shù)以及相關(guān)的應(yīng)用做了簡要闡述。介紹了開關(guān)磁阻電機調(diào)速系統(tǒng)的組成，分析了開關(guān)磁阻電機工作原理和電氣方程。
　　2.通過分析對比開關(guān)磁阻電機調(diào)速系統(tǒng)功率變換器，本文提出了一種新穎的充電拓撲結(jié)構(gòu)

3、——基于開關(guān)磁阻電機集成變換器。該變換器通過復(fù)用功率變換器和無源元件，在傳統(tǒng)三相的全橋變換器母線上加入一個繼電器，重構(gòu)了一種新穎變換器拓撲結(jié)構(gòu)，該拓撲結(jié)構(gòu)可以實現(xiàn)電動汽車調(diào)速功能和充電功能。充電過程中通過電機繞組復(fù)用為升壓電感以及控制變換器功率開關(guān)實現(xiàn)充電，不需要額外的充電設(shè)施。前端重構(gòu)為無橋升壓功率因數(shù)矯正(PFC)變換器，后端級聯(lián)Buck-Boost變換器;同時可以實現(xiàn)能量的雙向流動。
　　3.針對集成系統(tǒng)的工作狀態(tài)，設(shè)計相應(yīng)

4、的控制策略。對充電模式，分析了開繞組開關(guān)磁阻電機的數(shù)學(xué)模型;針對無橋Boost PFC在大功率工況下的問題，提出一種平滑過渡的控制切換策略，并對損耗切換點進行分析;針對充電和V2G模式轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動降低充電效率的問題，提出一種零轉(zhuǎn)矩控制，在非調(diào)速工況下實現(xiàn)控制電機達到零轉(zhuǎn)矩狀態(tài)。仿真結(jié)果驗證了方案的有效性。
　　4.搭建了開關(guān)磁阻電機集成系統(tǒng)驅(qū)動控制的硬件實驗平臺，對提出的拓撲結(jié)構(gòu)進行硬件設(shè)計，進行了電機驅(qū)動電流斬波控制的實驗，驗證了電