混合动力汽车用定子永磁型记忆电机启动/发电系统研究

摘要

定子永磁型记忆电机(简称SPFM电机),是一种永磁体嵌入在定子上的记忆电机。记忆电机是因为其所用的永磁材料而得名,该电机采用的永磁材料能够在施加短时磁化电流脉冲时实现磁场强度的在线调节,当撤掉磁化电流脉冲后,永磁体保持相应的磁场强度,由于电机永磁体的磁化程度能够被记住,故称作记忆电机。而由于SPFM电机的永磁体是嵌在定子上的,相比于永磁体嵌在转子上的记忆电机具有结构坚固、易于冷却等优点,更适合应用于煤矿、汽车驱动等环境复杂的场合。
　　 基于SPFM电机的这些特点,本文尝试将其潜在应用背景拓宽至混合动力汽车的启动/发电系统(简称ISG)之中,来代替传统汽车的启动机和发电机,并对此开展了理论分析和实验研究。首先,介绍了SPFM电机的拓扑结构和基本原理,阐述了ISG系统的研究现状和发展趋势。其次利用MATLAB/Simulink对基于SPFM电机的ISG系统进行建模仿真,从理论上初步验证了所提ISG系统的合理性与有效性;并在此基础上建立了以DSP28335为控制核心的硬件试验平台,进行相应的实验分析和验证。
　　 通过理论分析和实验验证,表明,基于SPFM的ISG系统在混合动力汽车中的应用具有可行性。当SPFM作为启动电机机,可以通过调节励磁绕组的电流来增大电机的启动转矩,从而实现混合动力汽车发动机的快速启动,并且可以在汽车爬坡和加速时提供助力作用。当SPFM作为发电机,通过调节励磁绕组的电流得到相对稳定的发电电压为蓄电池充电,并通过逆变器来实现车载正弦波单相逆变电源。