電動車開關(guān)磁阻電機驅(qū)動系統(tǒng)研究
1 概述
近年來汽車工業(yè)飛速發(fā)展，根據(jù)美國汽車行業(yè)雜志 Wardsauto 的數(shù)據(jù)顯示，到 2011 年 8 月，世界汽車保有量約有 8 億輛，預(yù)計到 2030 年全球汽車保有量將突破20億輛[2]。國際汽車制造協(xié)會數(shù)據(jù)顯示，2009年中國的汽車產(chǎn)量增加了48%，達到了 1300 余萬輛，，2010 年增長 32%，達到了 1800 余萬輛。據(jù)預(yù)測，中國的汽車普及率將由 2010 年的 5.9%上升到 2030 年的 26.7%，將成為汽車保有量最高的國家[3]。汽車工業(yè)的發(fā)展將帶來兩大問題：石油資源消耗和環(huán)境污染。交通運輸業(yè)占到了石油總消耗量的 61%，根據(jù)國際能源署的《2009 年世界能源報告》預(yù)測，交通運輸業(yè)的能源消耗到 2020 年將增長 50%，到 2030 年將增長 80%，這將使得石油資源嚴重緊缺。內(nèi)燃機燃燒會排放出大量污染物，有 80%以上的一氧化碳、40%以上的氮氧化物和 20%~30%顆粒污染物來自汽車尾氣排放，其中二氧化碳會造成溫室效應(yīng)；氮氧化物和二氧化硫是導(dǎo)致酸雨的罪魁禍首；一氧化碳和碳氫化合物會引起一系列健康問題。在能源緊缺和環(huán)境污染的雙重壓力下，新能源電動車因清潔、高效、低噪音等特點受到世界各國的廣泛關(guān)注。為了推進新能源汽車的發(fā)展，世界各國都積極制定鼓勵政策和發(fā)展規(guī)劃，表 1-1 給出了美國、日本、歐盟和我國近年來制定的相關(guān)政策[4]。從表中可以看出各國都在大力發(fā)展新能源汽車產(chǎn)業(yè)，我國也抓住了這次發(fā)展機遇，提升自主創(chuàng)新能力，實現(xiàn)可持續(xù)化交通跳躍式發(fā)展。
無論是混合動力汽車、純電動汽車，還是燃料電池汽車，電機驅(qū)動系統(tǒng)既是核心技術(shù)，也是共性技術(shù)。在我國新能源汽車“三縱三橫”的研發(fā)布局中，電機驅(qū)動系統(tǒng)作為“三橫”之一，是推進電驅(qū)動總成技術(shù)的研究重點[5]。電動車驅(qū)動電機相比于普通工業(yè)電機有著以下特性需求：高的功率和轉(zhuǎn)矩密度；在較寬的工作區(qū)域內(nèi)保持高效率；具有寬的調(diào)速范圍，即包含恒轉(zhuǎn)矩區(qū)和寬的恒功率區(qū)；在起動或爬坡時能提供大轉(zhuǎn)矩輸出，即短時過載能力強；有高的可靠性和魯棒性，容錯能力強；可實現(xiàn)四象限運行和制動能量回饋；轉(zhuǎn)矩脈動小，噪音低；成本低[6]。SRM 的特性滿足上述多項要求，同時相比于其它類型電機，其結(jié)構(gòu)簡單牢固、起動轉(zhuǎn)矩大、調(diào)速范圍寬、過載能力強、容錯性能強、在較寬的工作區(qū)域有高的效率等優(yōu)點使其非常適用于電動車驅(qū)動系統(tǒng)場合[7]。在目前電動車電機驅(qū)動系統(tǒng)中，與感應(yīng)電機和永磁電機相比，SRM 的應(yīng)用較少，這與 SRM 本身存在的一些問題不無關(guān)系。由于固有的雙凸極結(jié)構(gòu)和脈沖勵磁，SRM 有較大的轉(zhuǎn)矩脈動和噪音，尤其在低速段，轉(zhuǎn)矩波動與機械傳動裝置產(chǎn)生共振，將嚴重影響驅(qū)動性能[8]。功率變換器是 SRM 驅(qū)動系統(tǒng)重要組成部分之一，固然 SRM 本體成本低，但需要特殊的驅(qū)動拓撲結(jié)構(gòu)，增大了功率變換器成本，從而使得整個驅(qū)動系統(tǒng)成本增加；對于電動車來說，存在電動和制動工作狀態(tài)，功率變換器還應(yīng)能實現(xiàn)電動車不同的工作狀態(tài)以及不同工作狀態(tài)之間的平滑切換。SRM 是自同步電機，必須根據(jù)轉(zhuǎn)子位置信息實現(xiàn)換相，產(chǎn)生連續(xù)的轉(zhuǎn)矩。常用的位置傳感器有光電傳感器、霍爾傳感器、旋轉(zhuǎn)變壓器或光電編碼器。位置傳感器的存在增加了驅(qū)動系統(tǒng)的成本和體積，同時降低了 SRM 相對于其它類型電機本體簡單牢固和容錯能力強的優(yōu)勢。在電動車這種高溫、多粉塵、強震動的惡劣環(huán)境下，SRM 驅(qū)動系統(tǒng)的無位置傳感器控制則顯得尤為重要。
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電動車驅(qū)動電機種類繁多，按不同的方式有著不同的分類方法，其中一種分類方法如圖 1-1 所示，下面分別介紹四種常用的電機：直流電機、感應(yīng)電機、永磁電機和開關(guān)磁阻電機在電動車中應(yīng)用的發(fā)展現(xiàn)狀[9-11]。
感應(yīng)電機具有結(jié)構(gòu)簡單、堅固耐用、成本低、運行可靠、低轉(zhuǎn)矩脈動、技術(shù)成熟等特點，在歐美國家設(shè)計的電動車上有著廣泛的應(yīng)用。同時，矢量控制與直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)的出現(xiàn)，使得感應(yīng)電機的動靜態(tài)性能超過了直流電機。但是，感應(yīng)電機相對于永磁電機而言，效率低、重量大、功率因數(shù)小，同時有著起動轉(zhuǎn)矩低、起動電流大和存在著臨界轉(zhuǎn)矩等缺點，因此限制了感應(yīng)電機在電動車領(lǐng)域中的應(yīng)用。為了提高感應(yīng)電機在電動車中的應(yīng)用，可以從感應(yīng)電機結(jié)構(gòu)設(shè)計入手[13-14]。淺、寬的轉(zhuǎn)子槽有利于提高感應(yīng)電機的起動性能；定子繞組采用多匝并聯(lián)涂漆線和淺的轉(zhuǎn)子槽可以減弱趨膚效應(yīng)；定子采用磁性槽鍥來約束諧波的影響；采用較多的定轉(zhuǎn)子槽，且轉(zhuǎn)子槽少于定子槽，來減小諧波的影響。為了提高異步電機的驅(qū)動效率，控制方面則可以通過自適應(yīng)調(diào)節(jié)電機磁鏈幅值和直接測量輸入的驅(qū)動功率來達到最大的驅(qū)動效率[15]；為了得到動態(tài)轉(zhuǎn)矩情況下的最小損耗控制，通過優(yōu)化的指數(shù)磁鏈與預(yù)測控制方案，可以減小感應(yīng)電機在動態(tài)控制過程中損耗[16]。
由于永磁體的存在，永磁電機有著其它電機無可比擬的高效率、高轉(zhuǎn)矩密度、高功率因數(shù)的特性，這些特性在電動車應(yīng)用中十分重要，因此永磁電機在國內(nèi)外新能源電動車中有著廣泛的應(yīng)用。永磁電機根據(jù)電機反電動勢的波形可以分為無刷永磁直流電機和無刷永磁交流電機；根據(jù)磁路方向可以分為徑向永磁電機與軸向永磁電機；根據(jù)永磁體布置位置可以分為轉(zhuǎn)子永磁拓撲與定子永磁拓撲；根據(jù)勵磁方式可以分為永磁體勵磁與混合勵磁電機[17]。不同的永磁電機結(jié)構(gòu)有著不同的特性，根據(jù)電動車驅(qū)動需求可以選擇不同的電機結(jié)構(gòu)。但是，由于永磁體的存在，無刷永磁電機也有固有的缺點。永磁體增加了電機弱磁控制的難度，限制了電機恒功率調(diào)速范圍；永磁體存在著不可逆去磁風險，限制了永磁電機在惡劣環(huán)境中的應(yīng)用；同時隨著時間的推移，永磁體存在退磁現(xiàn)象，將導(dǎo)致電機效率和性能下降。目前對永磁電機在電動車中應(yīng)用的研究主要集中在提高電機效率、功率密度，降低齒槽轉(zhuǎn)矩，增強電機弱磁能力和降低永磁體的去磁風險等幾個方面。對應(yīng)用于車輛自重較大場合的低速大轉(zhuǎn)矩永磁輪轂電機，轉(zhuǎn)子應(yīng)為多極結(jié)構(gòu)；采用分數(shù)槽集中繞組結(jié)構(gòu)可以削弱諧波電動勢的影響，提高端部空間利用率和降低齒槽轉(zhuǎn)矩；優(yōu)化轉(zhuǎn)子氣隙長度與電氣角度的關(guān)系可以得到優(yōu)化的空載氣隙磁鏈密度，從而減小三次諧波增加基波幅值；通過改變電機繞組，優(yōu)化空載電磁力波形，提高電機的效率；通過優(yōu)化慈橋的長和寬來減少漏磁，增加永磁體的利用率[18-19]。
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2.1 引言(Introduction)
對于運輸車輛來說，動力裝置的理想驅(qū)動特性是在全速度范圍有著恒功率輸出的能力，其輸出轉(zhuǎn)矩—轉(zhuǎn)速特性如圖 2-1(a)所示。然而傳統(tǒng)汽車的內(nèi)燃機工作特性與理想驅(qū)動特性差距很大，如圖 2-1(b)所示，因此為了匹配理想驅(qū)動特性，通常采用多級變速器。采用四級變速器改善后的內(nèi)燃機工作特性如圖 2-2 所示[137]。
設(shè)計滿足電動車驅(qū)動性能需求的 SRM，是優(yōu)化控制電機驅(qū)動系統(tǒng)的前提。文獻[140, 141]給出了 SRM 綜合的設(shè)計方法學(xué)，詳細分析了電機相數(shù)、極數(shù)、內(nèi)部尺寸、繞組匝數(shù)等對電機性能的影響。文獻[142]分析了電機相數(shù)與極數(shù)對 SRM轉(zhuǎn)矩脈動和噪音的影響，同時采用 PC-SRD 計算機程序?qū)?SRM 磁鏈特性進行分析。文獻[143, 144]為電動車設(shè)計了一臺高效率和高功率密度的 SRM，采用有限元分析優(yōu)化電機結(jié)構(gòu)，提高功率密度，并對電機的峰值過載能力、恒功率操作范圍、轉(zhuǎn)矩脈動、噪音和溫度性能進行測試。文獻[145-147]研究了不同的軟磁材料對 SRM 效率與最大轉(zhuǎn)矩的影響，其中采用非晶態(tài)鐵心材料的電機效率最高，采用含硅量高的硅鋼片其次，采用含硅量低的硅鋼片效率最低；但由于其飽和磁通密度依次增大，電機最大轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生能力也依次遞增。文獻[148, 149]研究了定子繞組匝數(shù)對 SRM 調(diào)速范圍、伏安容量和電機效率的影響。隨著繞組匝數(shù)的增多，電機伏安容量降低，同時高速時輸出功率降低，此時可采用連續(xù)導(dǎo)通模式增大電機功率輸出能力，但卻降低了電機的效率。近年來，一些學(xué)者在給定電機幾何尺寸約束的條件下，以轉(zhuǎn)矩密度或電機效率為優(yōu)化目標，采用遺傳算法(GA)優(yōu)化SRM 的結(jié)構(gòu)參數(shù)[150-152]，但沒有文獻詳細研究電動車用 SRM 的設(shè)計指標和系統(tǒng)的設(shè)計方法。
本章重點研究了電動車用 SRM 的設(shè)計指標和方法。首先分析了電動車電機驅(qū)動系統(tǒng)的理想驅(qū)動特性和電機的工作特性，總結(jié)了用于電動車驅(qū)動電機的需求特性。采用有限元分析軟件計算了 SRM 電磁特性，在此基礎(chǔ)上，搭建了動態(tài)仿真模型。根據(jù) SRM 的固有特性，總結(jié)了六個設(shè)計指標，并基于搭建的動態(tài)仿真模型對每個指標進行優(yōu)化，分析得到四個敏感性結(jié)構(gòu)參數(shù)。然后設(shè)計了多目標優(yōu)化函數(shù)，根據(jù)設(shè)計指標值被敏感性結(jié)構(gòu)參數(shù)影響程度，從大到小地優(yōu)化電機結(jié)構(gòu)參數(shù)。其中，優(yōu)化函數(shù)的權(quán)重系數(shù)可根據(jù)應(yīng)用場合的需求，采用相對重要性比例標度法確定。根據(jù)所提的設(shè)計方法制造了一臺 SRM，搭建了電機測試平臺，測試了電機的靜態(tài)轉(zhuǎn)矩特性、機械特性、容錯性能以及溫度特性。最后，比較了仿真和實驗的設(shè)計指標值，驗證了所提方法的正確性。
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2.2.1 電動車理想驅(qū)動特性
為了得到最優(yōu)的車輛性能，車輛驅(qū)動系統(tǒng)應(yīng)能提供一個驅(qū)動特性場，即所謂的供應(yīng)特性場。驅(qū)動供應(yīng)特性場受到三個極限條件的限制：(1)車輪與地面附著力的限制；(2)任一車速所能提供的最大功率的限制；(3)車輛最高轉(zhuǎn)速的限制。由上述三個限制條件得出的車輛理想驅(qū)動特性場如圖 2-3 所示。
圖 2-4 為電機轉(zhuǎn)矩/功率-轉(zhuǎn)速特性，在基速 nb以下，為恒轉(zhuǎn)矩區(qū)，轉(zhuǎn)矩隨著轉(zhuǎn)速的增大保持不變；在基速 nb以上，為恒功率區(qū)，轉(zhuǎn)矩隨著轉(zhuǎn)速的增大成反比例減小。其機械特性與圖 2-3 所示的車輛理想的驅(qū)動特性場相似，因此電機作為車輛的驅(qū)動系統(tǒng)，可以采用固定減速比的傳動方式，簡化了機械傳動裝置。在設(shè)計電機驅(qū)動系統(tǒng)時，應(yīng)盡可能使電機的機械特性涂滿整個理想驅(qū)動特性場，從而提高電動車的動力性
2.2.2 電動車驅(qū)動電機需求特性
與工業(yè)用電機不同，電動車用電機需要頻繁啟停，低速大轉(zhuǎn)矩有利于起動和爬坡；寬的恒功率調(diào)速范圍可以減少電機額定需求功率；四象限運行實現(xiàn)電動車制動能量回饋；適應(yīng)震動、高溫、粉塵等惡劣環(huán)境的能力；振動、噪音小，滿足車輛行駛時的舒適性。而工業(yè)用電機通常運行在額定工作點，電動車用電機與工業(yè)用電機的對比見表 2-1。
從表 2-1 可以看出，電動車用電機相比于工業(yè)用電機，在尺寸、工作環(huán)境、操作性能、可靠性、效率等方面都有特殊的要求，具體的需求特性總結(jié)如下[6, 153]：
1) 高功率密度和高轉(zhuǎn)矩密度：可以減小驅(qū)動電機體積和質(zhì)量，滿足電動車有限空間的約束和輕量化的要求；2) 在較寬的工作轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩范圍內(nèi)保持高效率：在現(xiàn)有電池技術(shù)瓶頸的情況下，可以提高電動車一次充電的續(xù)航里程；3) 寬的恒功率調(diào)速范圍：可以減少電機額定功率的需求，從而減小電機體積和成本，同時，可滿足低速起動和高速巡航的能力；4) 過載能力強：4~5 倍的過載能力，實現(xiàn)電動車起動和爬坡時的高動態(tài)性能；5) 容錯能力強：在各種惡劣環(huán)境和工況下，具有高的魯棒性和可靠性，保證乘客的人身安全；6) 低轉(zhuǎn)矩脈動和噪音：提高加速的平滑性和駕駛的舒適性，減少對環(huán)境的噪音污染；7) 低成本：電動車的普及以及與傳統(tǒng)汽車的競爭，需要降低電機驅(qū)動系統(tǒng)的成本。
開關(guān)磁阻電機結(jié)構(gòu)簡單、牢固；具有高的可靠性和魯棒性；起動轉(zhuǎn)矩大；寬的調(diào)速范圍；在較寬的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩工作區(qū)內(nèi)保持較高的效率；可以再生制動，回收能量；相比于感應(yīng)電機通常有較高的電負荷和較低的磁負荷，轉(zhuǎn)子上無繞組，因而轉(zhuǎn)子無銅損，大部分損耗來自于定子有利于散熱；相比于永磁電機，沒有永磁體，成本低，沒有去磁風險，能應(yīng)用于惡劣環(huán)境中，因此很適用于電動車驅(qū)動系統(tǒng)。
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3.1 引言···························53
3.2 電動車開關(guān)磁阻電機新型功率變換器拓撲·······54
3.3 電動工作模式與控制策略··················56
4 電動車開關(guān)磁阻電機驅(qū)動系統(tǒng)控制策略 ·········· 76
4.1 引言····························76
4.2 電動狀態(tài)轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制···············77
5 電動車開關(guān)磁阻電機四象限無位置傳感器控制·········· 98
5.1 引言····························98
5.2 特殊位置磁鏈特性檢測···················99
5 電動車開關(guān)磁阻電機四象限無位置傳感器控制
SRM 驅(qū)動系統(tǒng)屬于自同步電機系統(tǒng)，需要精確的轉(zhuǎn)子位置信息實現(xiàn)高性能控制。位置傳感器的安裝增加了系統(tǒng)的成本和復(fù)雜性，同時也降低了驅(qū)動系統(tǒng)的可靠性。在電動車應(yīng)用場合中，溫度變化大(-40oC~105oC)，振動劇烈，粉塵與污水等惡劣環(huán)境極易損壞位置傳感器。位置傳感器的存在降低了 SRM 結(jié)構(gòu)簡單、牢固的優(yōu)勢，因此有必要研究用于電動車的 SRM 無位置傳感器控制。雙凸極結(jié)構(gòu)和集中繞組使 SRM 有特殊的電感和磁鏈特性，該電磁特性中包含了轉(zhuǎn)子位置信息[184]。SRM 系統(tǒng)中可直接測得的量主要有繞組電壓、繞組電流、電流斜率、電流拐點、電流上升和下降時間。通過以上測得的量，可間接的計算出電機的電感或磁鏈；然后根據(jù)電感或磁鏈與轉(zhuǎn)子位置和電流的關(guān)系，即可得到轉(zhuǎn)子位置信息，這是實現(xiàn) SRM 無位置控制的理論基礎(chǔ)[185]。
基于以上理論基礎(chǔ)，國內(nèi)外學(xué)者提出了不同的 SRM 無位置控制方法。高頻脈沖注入法通過向非導(dǎo)通相注入高頻電壓脈沖，比較電流幅值與閾值關(guān)系，可確定電感的大小和轉(zhuǎn)子所處的區(qū)域[105]。該方法可實現(xiàn)電機的起動和低速運行，但受脈沖頻率的限制，該方法不適合高速階段。電流梯度法通過檢測相電流拐點，確定轉(zhuǎn)子與定子極重疊的起始位置，但該方法僅適用于在基速以上，控制方式單一，且限制了開關(guān)角調(diào)節(jié)范圍[186]。調(diào)制法是基于通信系統(tǒng)中的調(diào)制技術(shù)，首先向非導(dǎo)通相注入檢測信號，然后通過電子電路組成的解調(diào)器，解碼響應(yīng)電流的幅值或相位，從而得出轉(zhuǎn)子位置信息[107, 187]，但該方法需增加硬件調(diào)制電路，并且僅適用于低速段。電感模型法首先建立繞組自感或增量式電感與轉(zhuǎn)子位置和電流的傅立葉解析模型，然后帶入開關(guān)磁阻電機繞組電壓方程中構(gòu)建恒等式，之后可采用數(shù)值求解法得到轉(zhuǎn)子位置信息[127, 129]。該方法需要建立復(fù)雜的傅立葉模型，且不能實現(xiàn)電機起動。觀測器法在線檢測磁鏈并與參考磁鏈模型比較求出磁鏈誤差，滑模觀測器根據(jù)誤差估計出轉(zhuǎn)子位置和轉(zhuǎn)速。該方法可得到連續(xù)的轉(zhuǎn)子位置，且適用于較寬的轉(zhuǎn)速[124, 188]，但需要精確的數(shù)學(xué)模型和較強的在線計算能力。智能控制算法，如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和模糊邏輯法[189, 190]，利用自學(xué)習(xí)能力可以適應(yīng)電機參數(shù)變化與外部擾動，但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且需要大量的離線訓(xùn)練和較強的實時計算能力。
本章首先分析了 SRM 的磁鏈特性，根據(jù)電機幾何結(jié)構(gòu)的對稱特性測得了四個特殊位置的磁鏈-電流特性曲線。在起動階段，向相繞組注入電壓脈沖，檢測響應(yīng)磁鏈，通過與四個特殊位置的磁鏈-電流特性曲線比較，即可確定轉(zhuǎn)子所處的區(qū)域。低速階段，首先根據(jù)電機運行狀態(tài)選擇檢測相和導(dǎo)通相；兩相作為檢測相，確定轉(zhuǎn)子區(qū)域；一相作為導(dǎo)通相，控制電機運行。中高速階段，在電動狀態(tài)時，在線檢測磁鏈與 7.5o 和 15o 位置的磁鏈-電流特性曲線的交點確定轉(zhuǎn)子位置；在制動狀態(tài)時，在線檢測磁鏈與 30o 和 37.5o 位置的磁鏈-電流特性曲線的交點確定轉(zhuǎn)子位置。所提方法實現(xiàn)了 SRM 零速起動和四象限運行的能力，并有較寬的調(diào)速范圍，適應(yīng)于不同的控制方式，如電流斬波控制、電壓 PWM 控制、角度位置控制；同時，也避免了傳統(tǒng)磁鏈法需要復(fù)雜的數(shù)學(xué)模型或較大的存儲器空間[132,193]，因此，該方法具有較強的實用性和通用性。
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6 總結(jié)與展望
SRM 采用雙凸極結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡單，緊湊牢固；集中繞組的結(jié)構(gòu)，很容易實現(xiàn)機器自動繞線，制作加工簡單；轉(zhuǎn)子上無繞組，可實現(xiàn)高速運行，且不需要考慮轉(zhuǎn)子散熱；特殊的功率變換器結(jié)構(gòu)，不會出現(xiàn)功率變換器上下管直通現(xiàn)象，增加了系統(tǒng)的可靠性；電機可缺相運行，有很強的容錯能力；在較寬的轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)有較高的驅(qū)動效率，以上特點使其非常適合作為電動車驅(qū)動電機。本文主要圍繞著電動車用 SRM 設(shè)計指標和方法、電動車 SRM 新型功率變換器拓撲設(shè)計、電動車 SRM 驅(qū)動系統(tǒng)控制策略、四象限無位置傳感器控制進行了研究，研究成果主要包括以下幾個方面：
1) 分析了電動車電機驅(qū)動系統(tǒng)的特性要求，并結(jié)合 SRM 固有特性，提出了電動車用 SRM 六個設(shè)計指標：轉(zhuǎn)速因數(shù) υ，轉(zhuǎn)矩銅損比率 η，過載轉(zhuǎn)矩系數(shù) ζ，轉(zhuǎn)矩平滑系數(shù) τ，伏安利用率 f，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)矩密度 ρ。利用有限元分析軟件計算了SRM 電磁特性，并在 Matlab/Simulink 環(huán)境中搭建了 SRM 動態(tài)仿真模型。基于此模型分析了電機結(jié)構(gòu)參數(shù)對每個設(shè)計指標的影響，總結(jié)出了四個敏感性結(jié)構(gòu)參數(shù)：電機極數(shù)、繞組匝數(shù)、極弧寬度和氣隙長度。根據(jù)電機結(jié)構(gòu)參數(shù)對設(shè)計指標的影響程度，提出了采用多目標優(yōu)化函數(shù)依次優(yōu)化電機極數(shù)、繞組匝數(shù)、極弧寬度和氣隙長度，其中函數(shù)的權(quán)重系數(shù)采用層次分析法中的判斷矩陣來確定，最后給出了電動車用 SRM 的設(shè)計流程。
2) 為了提高電動車 SRM 驅(qū)動系統(tǒng)性能，提出了在傳統(tǒng)的不對稱半橋功率變換器前端增加雙向 Boost-Buck 變換器，構(gòu)成了一種可調(diào)母線電壓的新型功率變換器拓撲。該功率變換器可實現(xiàn)電動車電動、制動和充電三種工作狀態(tài)，以及電動狀態(tài)和制動狀態(tài)的平滑切換。當電動車工作在電動狀態(tài)時，前端變換器工作在Boost 模式；在低速輕載時，降低母線電壓可以降低開關(guān)頻率、開關(guān)損耗和電流脈動；在高速重載時，高的母線電壓可以減小換相時間以及反電動勢的影響，增大驅(qū)動系統(tǒng)效率和轉(zhuǎn)矩輸出能力，因此母線電壓應(yīng)隨著轉(zhuǎn)速和負載的增大而增大。當電動車工作在制動狀態(tài)時，前端變換器工作在 Buck 模式；通過檢測母線電壓實現(xiàn)電動狀態(tài)到制動狀態(tài)的自動切換；制動能量通過前端變換器給蓄電池充電；當制動能量過大時，可接通開關(guān)，使部分制動能量消耗在電阻中，防止對蓄電池造成損壞。當電動車工作在充電狀態(tài)時，利用電機自身繞組和功率變換器組成車載充電器，不需要外接任何元件，同時該電路有功率校正(PFC)功能，降低了諧波含量，提高了充電時的功率因數(shù)。同時，采用兩段式充電方式，即首先采用恒流充電方式，之后采用恒壓進行浮充，提高充電速度。
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參考文獻（略）
本文編號：34858
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