電動(dòng)汽車開關(guān)磁阻電機(jī)集成充電變換器的研究.pdf

1、隨著巴黎協(xié)議的簽訂，減少二氧化碳排放量的需求日益顯著，代表綠色出行方式的電動(dòng)汽車將成為未來汽車產(chǎn)業(yè)首要的發(fā)展對(duì)象。電動(dòng)汽車車載式充電系統(tǒng)和電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是電驅(qū)動(dòng)汽車的兩大關(guān)鍵部分，這兩種電力電子系統(tǒng)分時(shí)運(yùn)行，并可以實(shí)現(xiàn)功率變換器和無源元件的復(fù)用，不單單能夠減少電力電子系統(tǒng)的體積、重量，另外可以實(shí)現(xiàn)減少一定的成本。于是，充電與驅(qū)動(dòng)的集成技術(shù)成為了研究熱點(diǎn)。本文針對(duì)電驅(qū)動(dòng)汽車單相充電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、開關(guān)磁阻電機(jī)的全橋功率變換器以及兩者的拓?fù)浼苫?/p>

2、技術(shù)進(jìn)行研究，參照現(xiàn)行的充電標(biāo)準(zhǔn)提出一種適合電動(dòng)汽車商業(yè)化應(yīng)用的充電驅(qū)動(dòng)集成方案。
　　本文的主要研究?jī)?nèi)容包括以下幾點(diǎn):
　　1.本文分析了電動(dòng)汽車充電系統(tǒng)技術(shù)以及電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀以及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)國(guó)內(nèi)外研究的驅(qū)動(dòng)-充電拓?fù)浼杉夹g(shù)以及相關(guān)的應(yīng)用做了簡(jiǎn)要闡述。介紹了開關(guān)磁阻電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的組成，分析了開關(guān)磁阻電機(jī)工作原理和電氣方程。
　　2.通過分析對(duì)比開關(guān)磁阻電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)功率變換器，本文提出了一種新穎的充電拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

3、——基于開關(guān)磁阻電機(jī)集成變換器。該變換器通過復(fù)用功率變換器和無源元件，在傳統(tǒng)三相的全橋變換器母線上加入一個(gè)繼電器，重構(gòu)了一種新穎變換器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，該拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車調(diào)速功能和充電功能。充電過程中通過電機(jī)繞組復(fù)用為升壓電感以及控制變換器功率開關(guān)實(shí)現(xiàn)充電，不需要額外的充電設(shè)施。前端重構(gòu)為無橋升壓功率因數(shù)矯正(PFC)變換器，后端級(jí)聯(lián)Buck-Boost變換器;同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)能量的雙向流動(dòng)。
　　3.針對(duì)集成系統(tǒng)的工作狀態(tài)，設(shè)計(jì)相應(yīng)

4、的控制策略。對(duì)充電模式，分析了開繞組開關(guān)磁阻電機(jī)的數(shù)學(xué)模型;針對(duì)無橋Boost PFC在大功率工況下的問題，提出一種平滑過渡的控制切換策略，并對(duì)損耗切換點(diǎn)進(jìn)行分析;針對(duì)充電和V2G模式轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)降低充電效率的問題，提出一種零轉(zhuǎn)矩控制，在非調(diào)速工況下實(shí)現(xiàn)控制電機(jī)達(dá)到零轉(zhuǎn)矩狀態(tài)。仿真結(jié)果驗(yàn)證了方案的有效性。
　　4.搭建了開關(guān)磁阻電機(jī)集成系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)控制的硬件實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，對(duì)提出的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行硬件設(shè)計(jì)，進(jìn)行了電機(jī)驅(qū)動(dòng)電流斬波控制的實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了電