电动汽车开关磁阻电机集成充电变换器的研究
随着巴黎协议的签订，减少二氧化碳排放量的需求日益显著，代表绿色出行方式的电动汽车将成为未来汽车产业首要的发展对象。电动汽车车载式充电系统和电机驱动系统是电驱动汽车的两大关键部分，这两种电力电子系统分时运行，并可以实现功率变换器和无源元件的复用，不单单能够减少电力电子系统的体积、重量，另外可以实现减少一定的成本。于是，充电与驱动的集成技术成为了研究热点。本文针对电驱动汽车单相充电系统的结构、开关磁阻电机的全桥功率变换器以及两者的拓扑集成化技术进行研究，参照现行的充电标准提出一种适合电动汽车商业化应用的充电驱动集成方案。 本文的主要研究内容包括以下几点: 1.本文分析了电动汽车充电系统技术以及电驱动系统技术发展现状以及相关标准，对国内外研究的驱动-充电拓扑集成技术以及相关的应用做了简要阐述。介绍了开关磁阻电机调速系统的组成，分析了开关磁阻电机工作原理和电气方程。 2.通过分析对比开关磁阻电机调速系统功率变换器，本文提出了一种新颖的充电拓扑结构——基于开关磁阻电机集成变换器。该变换器通过复用功率变换器和无源元件，在传统三相的全桥变换器母线上加入一个继电器，重构了一种新颖变换器拓扑结构，该拓扑结构可以实现电动汽车调速功能和充电功能。充电过程中通过电机绕组复用为升压电感以及控制变换器功率开关实现充电，不需要额外的充电设施。前端重构为无桥升压功率因数矫正(PFC)变换器，后端级联Buck-Boost变换器;同时可以实现能量的双向流动。 3.针对集成系统的工作状态，设计相应的控制策略。对充电模式，分析了开绕组开关磁阻电机的数学模型;针对无桥Boost PFC在大功率工况下的问题，提出一种平滑过渡的控制切换策略，并对损耗切换点进行分析;针对充电和V2G模式转子转动降低充电效率的问题，提出一种零转矩控制，在非调速工况下实现控制电机达到零转矩状态。仿真结果验证了方案的有效性。 4.搭建了开关磁阻电机集成系统驱动控制的硬件实验平台，对提出的拓扑结构进行硬件设计，进行了电机驱动电流斩波控制的实验，验证了电机控制策略的可行性。
电动汽车;开关磁阻电机;功率变换器;拓扑结构;集成系统
北京化工大学
硕士
控制科学与工程
夏涛
2018
中文
U469.72;U463.6
77
2018-09-18（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）