应用于混合动力汽车系统中LSRM与SCE结合的结构设计与仿真

摘要

随着空气污染的日趋严重，新能源汽车的不断发展，混合动力汽车成为了各国的研究焦点。在这样的背景下，本文提出一种将传统单缸发动机(SCE)与直线开关磁阻电机(LSRM)结合的多功能结构。此结构可以同时完成发动机、电动机和发电机的工作。 首先，对单缸发动机与直线开关磁阻电机的结构进行设计。本文选取SCE作为研究载体，设计关键运动部位的尺寸。根据其尺寸、形状和运动方式设计出能与之结合的LSRM。将SCE与LSRM结合后的结构进行模型的制作。 其次，利用有限元分析软件对LSRM的电磁特性进行较为详细的分析。通过电磁回路的仿真结果来验证电磁设计的正确性。从而得到LSRM的磁链、电感，磁势等数据，载入到Simulink中。 然后，在MATLAB中计算直线开关磁阻电机的动子力。利用直接微分法和化解法两种方法计算动子力，比较和分析结果，选取最优的数据载入到Simulink中。 最后，利用MATLAB/Simulink，建立整个控制系统的仿真模块。利用位置控制的方法设定电机的开通位置和关断位置，使LSRM可以呈现两种不同的工作状态，即当发动机工作时，LSRM工作在发电机状态进行发电;当发动机动力不足或停止工作时，LSRM工作在电动机状态，带动发动机运动。

目录

声明

摘要

1绪论

1．1课题的背景及意义

1．2国内外混合动力汽车的研究现状

1．3混合动力汽车的分类

1．4开关磁阻电机的发展和结构特点

1．5本文的选题意义及主要内容

2单缸发动机与直线开关磁阻电机的结构设计

2．1单缸发动机三维模型的建立

2．1．1单缸发动机的工作原理

2．1．2三维模型的建立

2．2开关磁阻电机的基本结构和工作原理

2．2．1开关磁阻电机的基本结构

2．2．2开关磁阻电机的工作原理

2．3直线开关磁阻电机的设计

2．3．1直线开关磁阻电机的设计要求

2．3．2直线开关磁阻电机的结构设计

2．4 LSRM与SCE结合多功能结构的模型制作

2．5本章小结

3直线开关磁阻电机的有限元分析

3．1磁回路的验证

3．1．1直线开关磁阻电机有限元分析模型的建立

3．1．2定义材料属性

3．1．3网格划分

3．1．4添加激励源

3．1．5磁回路验证分析

3．2直线开关磁阻电机内部磁场的计算

3．2．1磁链与电感的计算

3．2．2磁势的计算

3．3直线开关磁阻电机的动子力计算

3．3．1直接微分法求动子力

3．3．2化解法求动子力

3．4本章小结

4 LSRM与SCE结合多功能结构的MATLAB／Simulink仿真

4．1开关磁阻电机的控制方式

4．1．1控制方式原理与适用范围

4．1．2控制方式的选择

4．2控制模块的建立

4．2．1直线开关磁阻电机的MATLAB／Simulink模型

4．2．2直线开关磁阻电机控制模块

4．2．3直线开关磁阻电机机械系统模块

4．2．4功率变换器模块

4．3曲柄与动子位置关系

4．4本章小结

5多功能结构控制系统的仿真结果分析

5．1机械模块的位置信号

5．2控制模块的仿真结果

5．3 LSRM两种工作状态的仿真结果

5．3．1电感曲线分析

5．3．2电流曲线分析

5．3．3电压曲线分析

5．3．4功率曲线分析

5．3．5动子力曲线分析

5．4曲柄与动子位置关系仿真结果

5．4本章小结

6总结与展望

6．1总结

6．2展望

致谢

参考文献

附录