混合动力汽车永磁无刷起动发电集成系统的比较研究

【摘要】： 本课题以永磁无刷电机作为汽车起动/发电系统的机电能量转换部件加以研究。另外,通过将当前研究集中的典型永磁无刷、交流感应ISAD系统进行对比,从对比中发现它们之间性能的异同。 本文从理论和实践上对基于永磁无刷集成起动发电机的汽车ISAD系统进行了研究。首先建立了一个车用永磁无刷起动/发电机模型并对其瞬态特性进行分析,同时建立了相应的驱动控制系统模型,并进行了基于FPGA的ISAD系统数字控制器硬件的设计,然后对建立的1.5KW方波永磁无刷电机及正弦波永磁无刷电机ISAD系统进行对比,并通过试验平台的设计和调试对结果加以检验;同时对汽车应用模型进行仿真,仿真得到要达到传统2.5L V6发动机轿车0-100km/h的加速性能要求,1.8L发动机轿车需要匹配的ISAD系统用电机所需的额定功率,再之后分别建立额定功率为相应匹配值的永磁无刷、交流感应ISAD系统模型并对其进行性能分析和对比,同时将有限元分析处理后的电机模型特性数据代入到相应的汽车ISAD系统应用模型中并进行仿真,最后将得到的混合动力汽车仿真性能与之前所用的传统汽车仿真模型进行比较。 【关键词】：集成起动/发电 永磁无刷 有限元 瞬态仿真 可编程逻辑器件
【学位授予单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：TM351
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-15
• 第一章 绪论15-20
• 1.1 引言15
• 1.2 研究的背景与目的15-16
• 1.2.1 研究背景15
• 1.2.2 研究的目的与意义15-16
• 1.3 ISAD系统国内外研究现状与进展16-18
• 1.3.1 ISAD系统的组成与基本功能16
• 1.3.2 ISAD系统国内外研究现状及发展方向16-18
• 1.4 本文研究的主要内容18-20
• 第二章 ISAD系统中的永磁无刷电机及其理论20-37
• 2.1 引言20
• 2.2 永磁无刷电机的工作原理和基本结构20-24
• 2.2.1 方波永磁无刷电机(永磁直流无刷电机)的工作原理和基本结构20-22
• 2.2.2 正弦波永磁无刷电机(调速永磁同步电机)的工作原理和基本结构22-24
• 2.3 永磁无刷电机基本数学模型和运行特性24-34
• 2.3.1 方波永磁无刷电机(永磁直流无刷电机)的基本数学模型24-26
• 2.3.2 方波永磁无刷电机(永磁直流无刷电机)的运行特性26-29
• 2.3.3 正弦波永磁无刷电机(调速永磁同步电机)的基本数学模型29-32
• 2.3.4 正弦波永磁无刷电机(调速永磁同步电机)的运行特性32-34
• 2.4 ISAD系统用其它类型起动/发电机及其理论34-36
• 2.5 小结36-37
• 第三章 ISAD系统中的起动/发电机有限元分析及其建模37-53
• 3.1 有限元分析基础37-42
• 3.1.1 有限元分析法(FEA)37-38
• 3.1.2 二维瞬态场分析理论38-42
• 3.2 有限元模型的建立与分析42-52
• 3.2.1 电机设计软件RMxprt和有限元分析软件Maxwell2D42-43
• 3.2.2 ISAD系统用永磁无刷电机设计任务与技术要求43-46
• 3.2.3 1.5KW永磁无刷电机模型的设计46-48
• 3.2.4 1.5KW永磁无刷电机有限元分析模型建立48-52
• 3.3 小结52-53
• 第四章 ISAD系统模型的建立及其硬件电路的设计53-67
• 4.1 永磁无刷ISAD系统模型的建立53-57
• 4.2 ISAD系统的硬件电路设计57-66
• 4.2.1 驱动电路设计57-58
• 4.2.2 集成FPGA控制电路的设计58-60
• 4.2.3 集成FPGA控制电路的硬件可靠性和抗干扰措施60-65
• 4.2.4 传感器设计65-66
• 4.3 小结66-67
• 第五章 两类ISAD系统的性能比较及相应汽车应用模型仿真67-82
• 5.1 方波永磁无刷ISAD系统与正弦波永磁无刷ISAD系统的性能比较67-71
• 5.2 永磁无刷ISAD系统与交流异步ISAD系统的性能比较71-75
• 5.2.1 ISAD系统用两类起动/发电机模型设计及分析71-72
• 5.2.2 ISAD系统用两类起动/发电机模型的性能比较72-75
• 5.3 ISAD系统在混合动力汽车上的应用75-81
• 5.3.1 基于ISAD系统的混合动力汽车模型的建立75-79
• 5.3.2 混合动力汽车模型的性能仿真结果79-81
• 5.4 小结81-82
• 第六章 集成永磁无刷ISAD系统实验82-87
• 6.1 基于TI TMS320LF2812的实验台82-84
• 6.2 控制核心及调试过程84-85
• 6.3 实验结果与仿真结果的对比85-86
• 6.4 小结86-87
• 第七章 全文总结与展望87-89
• 参考文献89-91
• 附录91-93
• 致谢93-94
• 作者在攻读硕士学位期间发表的论文94

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