电动自行车电动机驱动系统的设计与仿真【文献综述】

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1、毕业设计文献综述电气工程及其自动化电动自行车电动机驱动系统的设计与仿真前言近年来，随着现代城市的飞速发展，城市规模的不断扩大，城市交通问题、环境污染问题和能源紧缺问题日益受到人们的关注。随着社会文明的发展，科学的不断进步，人类物质文化生活水平的提高，社会呼唤着一种无污染、噪声低、操作简单、速度适中的个人交通代步工具的出现。社会的不断发展，往日浩荡的自行车大军明显感到速度和时间不能适应，公交车业不太方便，于是摩托车、燃油助力车盛极一时。但是近年来环保呼声的日益强烈，摩托车、燃油助力车已经成为城市的污染“大户”，许多城市都已停止上牌，于是就给新交通工让出了很大的市场空间。电动自行车作为一种理想的

2、“绿色”代步工具,为人们带来了福音。电能是21世纪清洁、高效和可持续的能源。90年代初以来随着电池性能的提高得到了迅猛的发展,现在已经成为一种呈现勃勃生机的产业。国内外都在竞相开发相关的产品,市场前景非常诱人。据了解，上世纪80年代电瓶车兴盛一时，但是由于技术落后，很快被淘汰。1992年电动自行车的开发被列入国家“八五”重点科技攻关项目，受到重视。而真正意义上的电动自行车上世纪90年代末以研制成功，其产品集微电子、计算机智能控制、化学能源、新材料等新技术与一体。如今电动自行车市场不断扩大，产量也不断提升，同时也促进了电动自行车驱动系统的不断发展。主题电机（或驱动器）是电动自行车的关键部件，被

3、称为“电动自行车的心脏”。因此电动自行车驱动技术的进步是电动自行车发展的晴雨表。目前，国内外电动自行车主要采用永磁只留电动机，有有刷和无刷、高速和低速之分。国内电动自行车所使用的电机大多数为有刷低速直流电机，但随着技术的进步以及电子元器件成本的不断下降，无刷直流电机将成为今后电动自行车的发展主流。随着交流驱动技术在电动汽车驱动逐渐占据主导地位，开关磁阻电机驱动系统在其中表现强有力的竞争力。作为驱动的主体——开关磁阻电机，在电动自行车上得到应用。开关磁阻电机是结构最简单的电机之一，很早就有人关注和研究它的应用，但是过去由于其同步控制困难，一直限制了磁阻电机的发展和应用。随着现代功率电子技术、微

4、机控制技术和计算机辅助设计技术的迅速发展，开关磁阻电动机（SwitchedReluctanceMotor，简称SRM）的应用得到了迅速发展。目前，开关磁阻电动机以其调速性能好、结构简单、效率高、成本低等特点，已在迅猛发展的调速电动机领域争得了一席之地，并在牵引运输、通用工业、航空工业、家用电器等领域得到了较广泛得应用。开关磁阻电机是一种新型调速电机，调速系统兼具直流、交流两类调速系统的优点，是继变频调速系统、无刷直流电动机调速系统的最新一代无极调速系统。它的结构简单坚固，调速范围宽，调速性能优异，且在整个调速范围内都具有较高效率，系统可靠性高。主要有开关磁阻电机、功率变换器、控制器与位置检测

5、器四部分组成。控制器内包含控制电路与功率变换器，而转子位置检测器则安装在电机的一端。开关磁阻电机具有再生的能力，系统效率高。对开关磁阻电机的理论研究和实践证明，该系统具有许多显著的优点：（1）电机结构简单、坚固，制造工艺简单，成本低，可工作于极高转速；定子线圈嵌放容易，端部短而牢固，工作可靠，能适用于各种恶劣、高温甚至强振动环境。（2）损耗主要产生在定子，电机易于冷却；转子无永磁体，可允许有较高的温升。（3）转矩方向与电流方向无关，从而可最大限度简化功率变换器，降低系统成本。（4）功率变换器不会出现直通故障，可靠性高。（5）起动转矩大，低速性能好，无感应电动机在起动时所出现的冲击电流现象。（

6、6）调速范围宽，控制灵活，易于实现各种特殊要求的转矩－速度特性。（7）在宽广的转速和功率范围内都具有高效率（8）能四象限运行，具有较强的再生制动能力。（9）容错能力强。开关磁阻电机的容错体现在电机某一相损坏，电机照样可以运行。与当前广泛应用的其他电动机相比，开关磁阻电机在成本、效率、调速性能、单位体积功率、可靠性、散热性等都具有明显的优势或竞争力。SRD开关磁阻电机驱动系统的电机结构紧凑牢固，适合于高速运行，并且驱动电路简单成本低、性能可靠，在宽广的转速范围内效率都比较高，而且可以方便地实现四象限控制。这些特点使SRD开关磁阻电机驱动系统很适合电动车辆的各种工况下运行，是电动车辆中极具有潜力

7、的机种。SRD的最大特点是转矩脉动大，噪声大；此外，相对永磁电机而言，功率密度和效率偏低；另一个缺点是要使用位置传感器，增加了结构复杂性，降低了可靠性。因此无传感器的SRD也是未来的发展趋势之一。其优点主要表现在以下几个方面：（1）开关磁阻电机不仅效率高，而且在很宽的功率和转速范围内都能保持高效率，这是其它类型驱动系统难以达到的。这种特性对电动车的运行情况尤为适合，有利于提高电动车的续驶里程。（2）开关磁阻电