电动汽车用永磁同步电动机设计及其控制系统研究

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1、国内图书分类号：TM351工学硕士学位论文电动汽车用永磁同步电动机设计及其控制系统研究硕士研究生：葛红岩导师：谢颖申请学位级别：工学硕士学科、专业：电机与电器所在单位：电气与电子工程学院答辩日期：2015年3月授予学位单位：哈尔滨理工大学ClassifiedIndex：TM351DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringDesignofPermanentMagnetSynchronousMotorforElectricVehiclesandResearchonth

2、eControlSystemCandidate：GeHongyanSupervisor：XieYingAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpecialty：ElectricalMachineandApparatusDateofOralExamination：March,2015University：HarbinUniversityofScienceAndTechnology电动汽车用永磁同步电动机设计及其控制系统研究摘要随着全世界各国范围内的汽车的数目的

3、飞快增长，致使石油等紧缺资源的加重耗费，同时汽车尾气排放引发的环境污染问题也日益突出，新能源汽车的发展已成为全球各届的研发重点。永磁电机因其高效率、高功率密度等优点成为电机应用的热门，电动汽车用永磁同步电动机的研究可以很好的解决资源和环境问题。本文设计了一台30kW电动汽车用永磁同步电动机，优化了电机的结构，并且研究了该电机的控制系统，计算了该电机性能，保证该设计可以符合电动汽车的使用需求。应用场路结合的方法对电机的基本尺寸进行了设计，通过对电机内二维和三维电磁场的有限元计算得到了漏磁系数、极弧系数和气隙系

4、数，提升了磁路设计的精确度。设计了电机转子结构，并对其进行了优化，永磁内置式结构保证了转子在高速旋转工况下的机械可靠性，同时，通过隔靴磁桥、减重孔和偏心圆弧的设计优化了转子结构，提高了电机的性能。设计了电机的机壳水冷结构，并通过优化入水口结构改进了水流的分布，使各水路水流分布更加均匀。本文对永磁电动机的弱磁控制特性进行了研究，创建了该电动机数学模型，研究了电枢电流向量在电压极限圆和电流极限圆内的移动路径。在考虑交直轴磁路交叉耦合的情况下计算了交直轴同步电感，对考虑磁场饱和影响以及不考虑磁场饱和影响的弱磁控制

5、系统进行了建模仿真，研究了控制系统的可行性以及考虑磁场饱和对控制系统的影响。由于电机转子高速旋转，所以对电机转子在最高转速下的机械强度进行了分析计算。永磁电动机的损耗主要为定子铁耗，采用分离铁心损耗法得到了定子铁耗。利用场路结合的方式得到了最大运行转速和额定运行转速下电动机的工作特性。为了使得电机性能计算贴近实际，本文将控制方法与电机有限元模型进行联合仿真，得到电机在不同负载下的动态性能。关键词电动汽车；永磁同步电动机；场路耦合；弱磁控制；联合仿真-I-DesignofPermanentMagnetSync

6、hronousMotorforElectricVehiclesandResearchontheControlSystemAbstractWiththerapidincreaseofthenumberofcarsintheworld,theconsumptionofoilandotherscarceresourcesareincreased,andthepollutionofautomobileexhaustemissionsontheenvironmentisincreasinglyserious,soth

7、edevelopmentsofnewenergyvehicleshavebecomethefocusofcountriesaroundtheworld.Thepermanentmagnetmotorswhichhavehighefficiencyandhighpowerdensityhavebecomeahotapplications,theresearchofpermanentmagnetsynchronousmotorforelectricvehiclescansolvetheresourceanden

8、vironmentalissues.A30kWpermanentmagnetsynchronousmotoranditsdrivesystemforelectricvehiclesaredesignedinthispaper,meanwhilethestructureofthemotorisoptimizedandthemotorcontrolsystemisresearched,inaddition,thepe