電動(dòng)車用定子雙饋電雙凸極電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)研究.pdf

1、定子雙饋電雙凸極( SDFDS)電機(jī)是在雙凸極永磁(DSPM)電機(jī)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種新型電機(jī)，由于磁場(chǎng)可調(diào)，可方便地實(shí)現(xiàn)弱磁運(yùn)行擴(kuò)大恒功率運(yùn)行區(qū)；通過(guò)勵(lì)磁電流與電樞電流的協(xié)調(diào)控制，可實(shí)現(xiàn)在線效率優(yōu)化。因此，SDFDS電機(jī)滿足電動(dòng)車(EV)對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)要求。在國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“電動(dòng)車用新型雙凸極電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)及其智能控制”(50377004)的資助下，本文從控制方法、轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)分析、恒功率弱磁控制以及效率優(yōu)化等方面對(duì)SDFDS電機(jī)展

2、開(kāi)了深入研究，探索了SDFDS電機(jī)設(shè)計(jì)和分析的一般方法，搭建了基于DSP的SDFDS電機(jī)數(shù)字化驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)的硬件平臺(tái)，并在搭建的試驗(yàn)平臺(tái)上綜合評(píng)估了SDFDS電機(jī)調(diào)速性能。 論文主要研究成果包括以下幾個(gè)方面： 1.簡(jiǎn)述了EV的研究背景以及驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)的最新發(fā)展，指出了DSPM電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)的不足，概括了國(guó)內(nèi)SDFDS電機(jī)的研究現(xiàn)狀，介紹了論文的主要內(nèi)容。 2.分析了SDFDS電機(jī)的基本工作原理和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，建立了

3、SDFDS電機(jī)的數(shù)學(xué)模型。 3.給出了SDFDS電機(jī)初始尺寸的確定方法，推導(dǎo)了SDFDS電機(jī)的輸出功率方程，并完成了三相12/8極SDFDS電機(jī)的有限元計(jì)算，計(jì)算了電機(jī)的電磁參數(shù)，為搭建SDFDS電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的仿真模型奠定了基礎(chǔ)。 4.基于具有自學(xué)習(xí)和自適應(yīng)能力的單神經(jīng)元，針對(duì)SDFDS電機(jī)的非線性、參數(shù)間強(qiáng)耦合性的特點(diǎn)，引入了單神經(jīng)元自適應(yīng)PID控制算法，介紹了該算法的理論基礎(chǔ)以及參數(shù)選擇的原則，并用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該方法的

4、可行性。 5.SDFDS電機(jī)的特有結(jié)構(gòu)使得電機(jī)轉(zhuǎn)矩具有較大的脈動(dòng)，為此，用傅里葉級(jí)數(shù)近似逼近SDFDS電機(jī)感應(yīng)電勢(shì)的基礎(chǔ)上，使朋諧波消去法得到了抑制電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的理想電流波形，進(jìn)行了仿真和實(shí)驗(yàn)研究。 6.從理論上推導(dǎo)了SDFDS電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩與相電流、勵(lì)磁電流的關(guān)系，提出了通過(guò)三相電樞繞組電阻電壓間接測(cè)量反電勢(shì)實(shí)現(xiàn)恒功率弱磁控制的方法，并與雙凸極電機(jī)提前角度的弱磁控制方法進(jìn)行了比較，解決了SDFDS電機(jī)由于反電勢(shì)不規(guī)則難以

5、實(shí)現(xiàn)恒功率弱磁控制的難點(diǎn)。 7.建立了SDFDS電機(jī)的損耗模型，通過(guò)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)用最小二乘法辨識(shí)SDFDS電機(jī)損耗模型中的參數(shù)，提出了基于極端學(xué)習(xí)機(jī)的勵(lì)磁電流和電樞電流的協(xié)調(diào)優(yōu)化控制方法，實(shí)現(xiàn)了SDFDS電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的在線效率優(yōu)化，使電機(jī)在全轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)運(yùn)行在高效區(qū)。 8.構(gòu)建了基于DSP的SDFDS電機(jī)數(shù)字驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)，設(shè)計(jì)了軟硬件結(jié)合、多層次保護(hù)電路，編制了控制系統(tǒng)軟件程序，為SDFDS電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證奠定了硬件