论文部分内容阅读
与传统汽车相比,电动汽车具有节能减排的优势。其中装有BSG系统的混合动力汽车因为其成本较低且特别适合城市路况而得到广泛关注。但现有的三相无刷BSG(Belt Driven Starter/Generator)系统存在转矩脉动大、启动转矩不足等缺点。而相对于传统的三相无刷电机,六相无刷电机具有转矩脉动小、启动转矩大和容错性能强等优势,特别适合于对系统平稳性和可靠性有较高要求的电动汽车领域。本文以六相无刷直流电机为研究对象,对其方波控制、正弦波控制和容错控制进行了研究,并在搭建的六相无刷BSG实验装置上做了测试。1.在三相无刷直流电机的基础上,对六相无刷直流电机的结构、工作原理和数学模型进行了讨论,并在MATLAB仿真中搭建了六相无刷直流电机的本体模型,为后续电机控制策略的研究奠定了基础。2.在分析无刷电机转矩脉动产生原因的基础上,对三相和六相无刷直流电机的转矩脉动进行了比较,并在MATLAB中选择PWM_ON调制方式对无刷直流电机控制系统进行仿真,同时对比分析了六相和三相无刷直流电机在不同负载情况下的电流、转矩和转速波形。理论分析和仿真结果表明在方波控制下,六相无刷直流电机的转矩脉动比三相小,且只有三相的一半。3.为了进一步减小六相无刷直流电机的转矩脉动以及提高其直流电压的利用率,将空间矢量调制方式运用到无刷直流电机的控制策略中。通过仿真对比分析了采用方波控制和正弦波控制下的六相无刷直流电机的转矩和电流波形,同时还对比分析了三相与六相无刷直流电机在正弦波控制下的转矩和电流波形,结果表明与六相无刷直流电机的方波驱动和三相无刷直流电机的正弦波驱动相比,六相无刷直流电机在正弦波驱动下的转矩特性更好,运行更加平稳。4.针对六相无刷直流电机的单相故障容错控制进行了研究。在多相电机圆形旋转磁场的理论基础上,运用综合矢量法推导出其余五相绕组中的电流方程式,并将它们导入在MATLAB仿真平台上搭建的容错控制系统模型中。通过仿真对比分析了容错运行和正常运行下的电流和转矩波形,结果表明在该容错控制策略下,电机能正常运行。5.针对实验室目前研发的六相无刷BSG系统,搭建了其驱动和采样部分的硬件平台,并在此基础上利用实验室现有电机进行了实验,验证了设计方案的可行性,为后续六相无刷BSG系统的实验奠定了基础。