电动自行车用开关磁阻电机驱动系统的研究

摘要

近年来，随着现代城市的迅速发展，城市规模的不断扩大，城市交通问题、环境污染问题和能源方面的问题日益受到人们的关注。世界发达国家在研究开发新一代电动汽车的同时也在积极开发电动摩托车和电动自行车。在我国，从人均收入和人民居住条件以及相关企业的经济实力和技术条件来看，电动自行车及摩托车的研究与开发无疑是最具吸引力的发展方向之一。 本文针对目前市场上广泛应用的永磁无刷电动自行车驱动系统固有的缺点，及目前所用铅酸蓄电池能量密度低，续航里程短的问题，采用了基于开关磁阻电机驱动的电动自行车系统，以其优异的起动能力、在宽转速范围内的优异性能及电动模式与再生制动模式之间方便切换等优点，特别适合电动自行车运行的需求。首先针对轮毂式电机这一特殊性要求，对比分析了三种不同结构的外转子开关磁阻电机在起动、过载、效率等方面的性能，得出了优化齿极数的方向；其次在开关磁阻电机MATLAB/SUMLINK非线性模型的基础上建立了电动自行车动力学模型，进行了电动模式及再生制动模式的参数优化，对再生制动的优化策略进行了详尽的研究分析，得出了符合本实验样机的一套控制方案；最后进行了基于DSC芯片dspPIC30F3011的电动自行车驱动系统的软硬件的开发，实现了电动自行车的多项功能，如巡航定速、刹车断电、过欠压保护、过温保护，并进行了台架实验，验证了仿真参数优化的效果，达到了预期的目标。