电传动车辆开关磁阻电机驱动与控制系统研究

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1、密级：么”丁加密论文编博士学位论文论文题目：电传动车辆开关磁阻电机驱动与控制系统研究作者：刘刚专业名称车辆工程年月日电传动车辆开关磁阻电机驱动与控制系统研究研宄生姓名：刘刚指导教师姓名：罗维东北京科技大学机械工程学院北京中国：：，分类号密级：好：单位代码：北京科技大学博士学位论文论文题目：电传动车辆开关磁阻电机驱动与控制系统研究作者：指导教师：絲觀单位絲雌鮮指导小组成员：刘立驗单位細斗舦，陈树新副教授北京科技大学论文提交日期：年月日学位授予单位：北京科技大学北京科技大学博士学位论文致谢本论文是在导师罗维东教授的悉心指导下完成的。在此向罗老师致以诚

2、挚的感谢和崇高的敬意！感谢导师为我提供良好的学习环境和科研实践机会。同时，非常感谢刘立教授对我论文的选题、撰写以及审阅投入了很大的心血并提出很多宝贵的意见，我能够顺利完成学业与刘老师的悉心指导与帮助分不开，刘老师渊博的知识和严谨的治学态度使我受益终身。我很感激陈树新老师对我在课题技术上的指导，他耐心的解决我在课题研宄中遇到的所有问题，一步步地帮助我在理论和技术上提高自己，陈老师严谨的工作作风，丰富的实践经验和儒雅的气质给我留下了深刻印象。非常感谢车辆系张文明教授、马飞教授、石博强教授、冯志鹏教授、张维存副教授、孟宇副教授、杨珏副教授、申焱华副教授

3、、杨耀东副教授、金纯副教授、靳添絮讲师等对我的课题研宄和论文评阅提出的许多宝贵意见和建议。感谢福建尤迪电机制造有限公司的吉少波工程师。感谢中航国际航空发展有限公司的唐棣、刘其挺工程师。感谢白佳宾老师多年来兄长般的关心和在课题上的帮助，感谢同课题组的赵丹、安斌、马文军、艾宁、陈曦、刘雪伟、李鹏飞、苏卫涛在技术上给予我的无私帮助。感谢实验室杨超、钟恒、张益、栗莹莹、那奇、朱明来、贾晋华、大张鳩、杨晓裴、杨志、冯凯、孙会来、张伟、李荣昊、郑舒阳、张歌、小张虓、朱孝松、苑昆、牛文花、王晖、马晓冉、封雪、贾楠、李歲、文武、戴瑞龙、张玉振、邹冬旭、吕冠儒、叶

4、霖、陆亚玲、暴宇健、周玖零、黄春鹏、罗颖、刘文璐、高延凯、窦康殷，博士期间最大的收获就是结识了你们，和你们一起共事我很荣幸，谢谢你们陪我度过了一段难忘的岁月。感谢我的父母和岳父母多年来对我生活上的帮助，让我能够有足够的时间和精力静下心来完成学业。感谢我的妻子，每天繁忙的工作之余，承担了所有的繁琐家务，默默的理解和鼓励让我度过了许多艰难的时刻。我的女儿活泼、可爱，她的健康成长是我完成学业的强大动力。谨以此文献给我己故的恩师陈树新，您的教诲我将铭记于心。刘刚年月于北京科技大学北京科技大学博士学位论文摘要目前大功率电传动工程车辆的轮边驱动电机大都为交流

5、异步电机和直流有刷电机，开关磁阻电机还未在工程车辆中得到普遍应用。由于自身转矩脉动大，以及由此引起的电机噪声及转速波动问题，限制了开关磁阻电机在小型电动乘用车中的应用。本文对开关磁阻电机系统在电传动工程车辆中的应用进行了探索，通过分析开关磁阻电机与异步电机在工程车辆中应用的差异提出将开关磁阻电机系统应用在工程车辆这类大惯量负载中，在车辆行驶中可以忽略掉由于开关磁阻电机带来的转矩脉动和振动噪声问题，充分利用开关磁阻电机高启动转矩、低启动电流、可以频繁重载启动的牵引特性和自身结构的可靠性，来满足工程车辆多种行驶工况需求。为了验证方法的可行性从小功率样

6、机入手：首先，在对开关磁阻电机运行理论进行分析后，结合传统电机的设计方法，设计了一台功率为的三相极开关磁阻电机，画出了加工图纸，委托厂家加工；釆用有限元分析软件对电机的静态特性和不同控制方式下的动态性能进行了仿真。其次，以为主控芯片，设计了一套的开关磁阻电机驱动系统。在检测电路部分，为了对电机温度进行实时监控，设计了一款基于最小二乘法的电桥测温电路；为了对电机相电流的有效值进行准确测量，采用了数字离散同步采样测量法，可以对一个周期内电流信号的有效值进行实时测量；在位置检测上选择旋转变压器作为传感器，并做出了精度为位的位置解码电路，可以精确地得到电

7、机转子绝对位置。在做出了电机本体和驱动系统后，对控制系统进行了设计。针对釆用旋转变压器作为位置传感器带来的安装问题，提出了电机转子空间位置的自学习方法，可以将转子的空间位置同旋变解码电路的输出一一对应；釆用单神经元自适应控制算法对电机转速进行控制；釆用直接瞬时转矩控制算法对电机输出转矩进行控制。通过实验取得了很好地控制效果。最后，搭建开关磁阻电机与同功率等级的交流异步电机对拖试验平台，对两个传动系统的性能进行对比，实验结果表明本文设计的开关磁阻电机传动系统具有启动转矩大，启动电流小，转矩过载能力强，系统效率高，可靠性强，成本低的优点。可以和交流异

8、步电机传动系统的特性相媲美，非常适合作为电传动工程车辆的轮边驱动系统。电传动车辆开关磁阻电机驱动与控制系统研究关键词：电传动车辆，开关磁