開關(guān)磁阻電機(jī)動(dòng)態(tài)特性優(yōu)化及與整車匹配研究.pdf

1、隨著世界能源危機(jī)與環(huán)境問(wèn)題的加劇，新能源汽車領(lǐng)域關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展與研究倍受關(guān)注。發(fā)展新能源汽車既是世界汽車工業(yè)發(fā)展的目標(biāo)，也是我國(guó)十二五規(guī)劃中最重要的任務(wù)，而作為電動(dòng)汽車核心部件的驅(qū)動(dòng)電機(jī)，它的整車驅(qū)動(dòng)與匹配特性成了該領(lǐng)域急需研究的關(guān)鍵技術(shù)之一。開關(guān)磁阻電機(jī)以其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，已經(jīng)成為當(dāng)代新能源汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)中最具競(jìng)爭(zhēng)力的機(jī)種。在電動(dòng)汽車工程設(shè)計(jì)過(guò)程中，其驅(qū)動(dòng)及匹配特性將直接影響到整車的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性，因此針對(duì)本文提出的一種新型繞線勵(lì)磁模式開關(guān)

2、磁阻電機(jī)，在其電磁場(chǎng)特性、驅(qū)動(dòng)特性優(yōu)化和整車參數(shù)匹配三個(gè)方面進(jìn)行了深入研究。
　　分析了開關(guān)磁阻電機(jī)傳統(tǒng)勵(lì)磁繞組繞線方式，針對(duì)其兩相勵(lì)磁轉(zhuǎn)矩不對(duì)稱問(wèn)題提出了一種基于兩相勵(lì)磁模式的對(duì)稱布置繞線方式，該繞線勵(lì)磁模式能降低轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)、提高平均轉(zhuǎn)矩，這將大大提高電動(dòng)汽車乘坐舒適性及動(dòng)力性指標(biāo)；利用數(shù)值分析的方法，詳細(xì)分析了兩種勵(lì)磁模式下電磁特性及轉(zhuǎn)矩特性，并對(duì)各模式下電磁特性與轉(zhuǎn)矩特性規(guī)律進(jìn)行了深入地探討；引入了磁鏈比例系數(shù)、電感比例系數(shù)、

3、互感比例系數(shù)和轉(zhuǎn)矩比例系數(shù)，對(duì)兩種模式下各參數(shù)進(jìn)行了量化對(duì)比分析，研究了各參數(shù)的差異規(guī)律特性；設(shè)計(jì)了新型開關(guān)磁阻電機(jī)磁鏈測(cè)試試驗(yàn)方案，基于龍貝格數(shù)值積分算法對(duì)提出新型勵(lì)磁模式電機(jī)各參數(shù)特性進(jìn)行了試驗(yàn)驗(yàn)證。這都為開關(guān)磁阻電機(jī)的準(zhǔn)確建模及其高性能控制提供了依據(jù)。
　　針對(duì)提出的新型勵(lì)磁模式開關(guān)磁阻電機(jī)及其電磁特性，建立了其非線性動(dòng)態(tài)仿真模型；深入研究了影響開關(guān)磁阻電機(jī)動(dòng)態(tài)特性的因素及其影響規(guī)律，并提出了一種多指標(biāo)同步優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)，以達(dá)

4、到優(yōu)化電動(dòng)汽車用開關(guān)磁阻電機(jī)轉(zhuǎn)矩整體動(dòng)態(tài)特性的目的；在引入多指標(biāo)同步優(yōu)化權(quán)重系數(shù)的基礎(chǔ)上，確立了基于負(fù)載轉(zhuǎn)矩與電機(jī)轉(zhuǎn)速的最優(yōu)開通角和關(guān)斷角模型；以提高電機(jī)整體動(dòng)態(tài)特性為目標(biāo)，建立了開關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)優(yōu)化控制模型，通過(guò)對(duì)四種不同優(yōu)化策略的對(duì)比分析，證明了本文提出的多指標(biāo)同步優(yōu)化策略能大大改善電動(dòng)汽車用開關(guān)磁阻電機(jī)的平均轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)及效率這三個(gè)指標(biāo)參數(shù)。
　　在電動(dòng)汽車用開關(guān)磁阻電機(jī)非線性動(dòng)態(tài)模型的基礎(chǔ)上，對(duì)其控制器進(jìn)行了軟硬件設(shè)

5、計(jì)；采用提出的開關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)多指標(biāo)同步優(yōu)化控制策略，進(jìn)行了優(yōu)化策略試驗(yàn)研究與驗(yàn)證，試驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明了本文提出優(yōu)化策略的有效性與優(yōu)越性。
　　以開關(guān)磁阻電機(jī)與整車參數(shù)匹配為研究目的，對(duì)開關(guān)磁阻電機(jī)動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)特性進(jìn)行了分析研究；并根據(jù)電動(dòng)汽車設(shè)計(jì)參數(shù)建立了電動(dòng)汽車整車性能仿真模型；圍繞電動(dòng)汽車整車、開關(guān)磁阻電機(jī)與蓄電池選擇匹配問(wèn)題，深入研究了蓄電池單體容量對(duì)電動(dòng)汽車整車性能的影響規(guī)律；基于電動(dòng)汽車循環(huán)工況，提出了一種以提高蓄電池利用效

6、率為目標(biāo)的電動(dòng)汽車蓄電池參數(shù)優(yōu)化匹配方案，通過(guò)引入蓄電池SOC質(zhì)量比系數(shù)的概念對(duì)蓄電池個(gè)體容量及組容量進(jìn)行了優(yōu)化選擇；在兩種傳動(dòng)系設(shè)計(jì)方案的基礎(chǔ)上，提出了一種基于循環(huán)工況的電動(dòng)汽車傳動(dòng)系比正交優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，確定了不同設(shè)計(jì)方案下的最優(yōu)傳動(dòng)系比；以提高電動(dòng)汽車整車性能綜合指標(biāo)系數(shù)為目標(biāo)對(duì)兩種方案進(jìn)行了對(duì)比分析，選擇了擬設(shè)計(jì)電動(dòng)汽車最佳傳動(dòng)系方案，并對(duì)該方案下電動(dòng)汽車整車性能及開關(guān)磁阻電機(jī)動(dòng)態(tài)性能進(jìn)行了分析。
　　對(duì)電動(dòng)汽車用開關(guān)磁阻電