電動車用定子雙饋電雙凸極電機及其驅(qū)動系統(tǒng)研究.pdf

1、定子雙饋電雙凸極( SDFDS)電機是在雙凸極永磁(DSPM)電機基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新型電機，由于磁場可調(diào)，可方便地實現(xiàn)弱磁運行擴大恒功率運行區(qū)；通過勵磁電流與電樞電流的協(xié)調(diào)控制，可實現(xiàn)在線效率優(yōu)化。因此，SDFDS電機滿足電動車(EV)對驅(qū)動電機的驅(qū)動要求。在國家自然科學(xué)基金項目“電動車用新型雙凸極電機驅(qū)動系統(tǒng)及其智能控制”(50377004)的資助下，本文從控制方法、轉(zhuǎn)矩脈動分析、恒功率弱磁控制以及效率優(yōu)化等方面對SDFDS電機展

2、開了深入研究，探索了SDFDS電機設(shè)計和分析的一般方法，搭建了基于DSP的SDFDS電機數(shù)字化驅(qū)動控制系統(tǒng)的硬件平臺，并在搭建的試驗平臺上綜合評估了SDFDS電機調(diào)速性能。 論文主要研究成果包括以下幾個方面： 1.簡述了EV的研究背景以及驅(qū)動控制系統(tǒng)的最新發(fā)展，指出了DSPM電機驅(qū)動控制系統(tǒng)的不足，概括了國內(nèi)SDFDS電機的研究現(xiàn)狀，介紹了論文的主要內(nèi)容。 2.分析了SDFDS電機的基本工作原理和結(jié)構(gòu)特點，建立了

3、SDFDS電機的數(shù)學(xué)模型。 3.給出了SDFDS電機初始尺寸的確定方法，推導(dǎo)了SDFDS電機的輸出功率方程，并完成了三相12/8極SDFDS電機的有限元計算，計算了電機的電磁參數(shù)，為搭建SDFDS電機驅(qū)動系統(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SDFDS電機的非線性、參數(shù)間強耦合性的特點，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，并用實驗驗證了該方法的

4、可行性。 5.SDFDS電機的特有結(jié)構(gòu)使得電機轉(zhuǎn)矩具有較大的脈動，為此，用傅里葉級數(shù)近似逼近SDFDS電機感應(yīng)電勢的基礎(chǔ)上，使朋諧波消去法得到了抑制電機轉(zhuǎn)矩脈動的理想電流波形，進行了仿真和實驗研究。 6.從理論上推導(dǎo)了SDFDS電機輸出轉(zhuǎn)矩與相電流、勵磁電流的關(guān)系，提出了通過三相電樞繞組電阻電壓間接測量反電勢實現(xiàn)恒功率弱磁控制的方法，并與雙凸極電機提前角度的弱磁控制方法進行了比較，解決了SDFDS電機由于反電勢不規(guī)則難以

5、實現(xiàn)恒功率弱磁控制的難點。 7.建立了SDFDS電機的損耗模型，通過實測數(shù)據(jù)用最小二乘法辨識SDFDS電機損耗模型中的參數(shù)，提出了基于極端學(xué)習(xí)機的勵磁電流和電樞電流的協(xié)調(diào)優(yōu)化控制方法，實現(xiàn)了SDFDS電機驅(qū)動系統(tǒng)的在線效率優(yōu)化，使電機在全轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)運行在高效區(qū)。 8.構(gòu)建了基于DSP的SDFDS電機數(shù)字驅(qū)動控制系統(tǒng)，設(shè)計了軟硬件結(jié)合、多層次保護電路，編制了控制系統(tǒng)軟件程序，為SDFDS電機驅(qū)動控制系統(tǒng)的實驗驗證奠定了硬件