新能源汽车用开关磁阻电机控制策略的研究

摘要

开关磁阻电机(Switched Reluctance Motor,SRM)是一种新型电机,其低廉的制造成本、坚固可靠的结构、优异的调速性能以及高效节能特性使之成为驱动电机领域不可或缺的一员。随着汽车在世界范围内的普及,能源消耗和环境污染问题日益突出。为了实现经济和社会的可持续发展,各国政府都十分重视新能源汽车特别是纯电动汽车的发展,优点显著的SRM无疑是未来新能源汽车驱动电机最理想的选择之一。但是,开关形式的供电方式和定、转子的双凸极结构使得SRM的电磁转矩与转子的位置和绕组电流的关系呈强非线性,传统的控制方法下SRM转矩脉动较大,阻碍了SRM直接在对安全性和舒适性要求高的新能源汽车上应用。
　　该论文以减小SRM转矩脉动为控制目标,提出了两种控制方法。取得的研宄成果如下:
　　(1) SRM的转矩脉动与其定、转子凸极数和相数有关。相数越多,凸极数越多,SR M的转矩脉动就越小,但是,定、转子凸极数越多,制造成本越高,且制造难度越大。该文提出了同轴串联的双SRM结构,该结构由两个尺寸和结构相同的SRM组成,其转子凸极对称错开并同轴连接。双SRM结构的定、转子极数和相数是单SRM结构的两倍,减小了转矩脉动,提高了 SRM的平滑度,降低了成本制造与加工难度。
　　(2)传统转矩分配控制在一定程度上减小了 SRM的转矩脉动,但是当系统参数变化较大时,传统转矩分配控制效果变差。因此,本文在传统转矩分配控制的基础上,引入了具有非线性特性的自抗扰控制器(Auto Disturbance Rejection Controller,ADRC)和自适应能力的补偿器。自抗扰控制器与补偿器一起作为转矩控制器,提高了扰动抑制的能力,一定程度上抵消了SRM的非线性,进一步降低了 SRM的转矩脉动。
　　(3)在以英飞凌XC2765单片机为控制器的SRM实验平台上进行了传统的SRM转矩分配控制实验和改进的SRM转矩分配控制实验。实验结果表明,改进的SRM转矩分配控制方法可以更有效地减小转矩脉动。

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第一章绪论

§1.1课题背景及意义

§1.2 S R M的发展概述

§ 1 .3课题来源与主要研究内容

第二章SRM基本原理与数学模型

§2.1 S R M的基本原理

§2.2 S R M的基本方程

§2.3 S R M的数学模型

§ 2 .4本章小结

第三章同轴串联的双SRM转矩脉动抑制的研究

§ 3 .1引言

§3.2同轴串联的双SRM转矩控制的基本原理

§ 3 .3同轴串联的双SRM转矩脉动控制策略

§ 3 .4仿真验证与分析

§ 3 .5本章小结

第四章改进的SRM转矩分配控制

§4.1 SRM转矩分配控制的基本原理

§ 4 .2改进的转矩分配控制

§ 4 .3仿真验证与分析

§ 4 .4本章小结

第五章SR M转矩分配控制的实验验证

§5.1 SRM实验平台介绍

§5.2 S R M的实验原理

§ 5 .3基于XC2765的SRM转矩分配控制实验

§5.4 本章小结

第六章总结与展望

§ 6 .1本文总结

§ 6 .2工作展望

参考文献

致谢

作者在读研期间已发表论文