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电动汽车CPPM无刷电机及其控制器研究

作　者: 刘声华
导　师: 李新华
学　校: 湖北工业大学
专　业: 电力电子与电力传动
关键词: CPPM无刷电机 三维磁场有限元分析 优化设计 弱磁调速 控制策略
分类号: TM359.9
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 153次
引　用: 2次
阅　读: 论文下载
 

内容摘要


永磁无刷直流电动机在不同驱动领域得到了越来越广泛的应用。但由于其气隙磁场不可调节,导致电机调速范围不宽,已经成为电动汽车领域应用的技术瓶颈。感应极永磁电机(CPPM:Consequent Pole Permanent Machine)在其内部增加了励磁绕组和感应极(或称铁极),十分巧妙地解决了永磁无刷直流电动机的气隙磁场调节问题。本文研究电动汽车CPPM无刷电机及其控制器。论文首先综述了纯电动汽车以及CPPM无刷电机的研发现状,分析了CPPM无刷电机的结构和性能特点。鉴于CPPM无刷电机结构的特殊性以及磁场分布的复杂性,利用专业的三维建模软件Rhino4.0构建了CPPM无刷电机的三维模型,将其导入Maxwell 3D软件分析界面进行了电磁场的三维有限元分析,分析不同参数对CPPM无刷电机磁场的影响,在此基础之上对CPPM无刷电机试验样机进行了优化设计和试验样机试制,同时采用小转子加霍尔检测电路的方法较好地解决了CPPM无刷电机试验样机转子位置检测的难题。其次,本文对CPPM无刷电机控制器进行了大量的研究工作,完成了CPPM无刷电机控制器的硬件电路设计、制板以及硬件调试工作,并重点对CPPM无刷电机的控制策略进行了分析和探讨,提出了分区控制的方案。最后,论文报告了CPPM无刷电机试验样机的试验研究结果,试验结果表明,CPPM无刷电机具有良好地弱磁和增磁调速性能,是电动汽车的理想驱动电机,同时也验证了CPPM无刷电机试验样机设计的合理性及控制器的稳定性。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-8
第1章 绪论  8-21
  1.1 纯电动汽车发展现状综述  9-16
    1.1.1 纯电动汽车在日本的发展现状  11-12
    1.1.2 纯电动汽车在美国的发展现状  12
    1.1.3 纯电动汽车在欧洲的发展现状  12-14
    1.1.4 纯电动汽车在印度的发展现状  14
    1.1.5 纯电动汽车在中国的发展现状  14-16
  1.2 混合励磁无刷电机的研发现状  16-19
  1.3 CPPM 无刷电机研究进展  19-20
  1.4 课题背景、研究内容和论文安排  20-21
第2章 CPPM 电机三维磁场有限元分析和优化设计  21-36
  2.1 CPPM 无刷电机磁场分析概述  21-23
    2.1.1 建模软件Rhino 4.0  21-22
    2.1.2 Maxwell 3D 软件  22-23
  2.2 CPPM 无刷电机三维磁场分析模型  23-24
  2.3 CPPM 无刷电机三维磁场分析  24-28
    2.3.1 CPPM 无刷电机三维有限元计算的基本原理  25-27
    2.3.2 CPPM 无刷电机三维磁场仿真分析  27-28
  2.4 CPPM 无刷电机试验样机的优化设计与试制  28-33
    2.4.1 不同励磁安匝的影响  28-29
    2.4.2 励磁轴向槽宽的影响  29-30
    2.4.3 铁极厚度的影响  30
    2.4.4 试验样机试制  30-33
  2.5 CPPM 无刷电机转子位置的检测  33-35
  2.6 本章小结  35-36
第3章 CPPM 无刷电机试验样机控制器研究  36-55
  3.1 系统构成及其硬件设计  36-42
    3.1.1 主电路  37-38
    3.1.2 保护电路  38-40
    3.1.3 AC-DC 电路  40-42
  3.2 控制策略及其软件设计  42-47
    3.2.1 控制策略  42-45
    3.2.2 软件设计  45-47
  3.3 双向励磁可调电源设计  47-51
  3.4 控制器硬件的制作  51-54
  3.5 本章小结  54-55
第4章 CPPM 无刷电机试验样机的试验研究  55-66
  4.1 CPPM 无刷电机试验样机发电试验  55-57
  4.2 CPPM 无刷电机试验样机的弱磁与增磁试验  57-59
    4.2.1 试验样机空载时的弱磁与增磁试验  57-58
    4.2.2 试验样机的动态负载试验  58-59
  4.3 CPPM 无刷电机试验样机牵引特性试验  59-61
  4.4 CPPM 无刷电机试验样机铁耗试验  61-65
  4.5 本章小结  65-66
第5章 全文总结  66-67
参考文献  67-71
致谢  71-72
附录  72

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 电机 > 特殊电机 > 其他
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