【摘 要】
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随着全球汽车保有量的剧增,环境污染与能源危机制约着汽车行业的快速发展,新能源汽车的出现减少了化石燃料的使用与污染气体的排放。新能源汽车行业的快速发展不仅带动电机的需求量大幅上涨,同时还要求电机拥有更宽的调速范围。为了更好地选择与控制适用于新能源汽车的电机,转矩-速度特性的分析研究必不可少。通常,对于磁链波形接近正弦的电机,其转矩-速度特性依据磁链的基波来计算。但对于磁链高次谐波较大的电机,磁链中高
【基金项目】
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国家自然科学基金(51507045);
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随着全球汽车保有量的剧增,环境污染与能源危机制约着汽车行业的快速发展,新能源汽车的出现减少了化石燃料的使用与污染气体的排放。新能源汽车行业的快速发展不仅带动电机的需求量大幅上涨,同时还要求电机拥有更宽的调速范围。为了更好地选择与控制适用于新能源汽车的电机,转矩-速度特性的分析研究必不可少。通常,对于磁链波形接近正弦的电机,其转矩-速度特性依据磁链的基波来计算。但对于磁链高次谐波较大的电机,磁链中高次谐波会引起相电压的明显畸变,降低直流母线电压的利用率,进而影响电机的转矩-速度特性。因此,针对磁链高次谐波较大的电机,本文提出了一种考虑磁链k(k≥2)次谐波的转矩-速度特性的计算方法,采用该方法可深入研究磁链高次谐波对电机转矩-速度特性的影响,找到对电机转矩-速度特性影响最大的磁链高次谐波。本文利用该方法分析了考虑磁链高次谐波的可变磁通磁阻电机的转矩-速度特性,比较了磁链高次谐波对可变磁通磁阻电机与混合励磁可变磁通磁阻电机转矩-速度特性的影响。该研究内容有利于实现该类电机的宽调速范围,主要内容如下:首先,对磁链中高次谐波对相电压的影响进行了理论分析。并在此基础上针对磁链中存在较大高次谐波的电机,提出了一种考虑磁链k(k≥2)次谐波的转矩-速度特性的计算方法。其次,从电磁转矩和电压畸变等方面比较研究了磁链高次谐波对不同转子极可变磁通磁阻电机转矩-速度特性的影响。研究发现,与7转子极可变磁通磁阻相比,由于磁链中的高次谐波较大,磁链中高次谐波对4转子极可变磁通磁阻电机转矩-速度特性影响较大。再次,选择6S/4R可变磁通磁阻电机为研究对象,采用本文提出的考虑磁链k次谐波的转矩-速度特性的计算方法,找到了对6S/4R可变磁通磁阻电机转矩-速度特性的影响最大的磁链高次谐波,并研究了起主导作用相电压高次谐波的变化规律。结果表明,与磁链中其它高次谐波相比,磁链2次谐波对6S/4R可变磁通磁阻电机转矩-速度特性的影响较大。仿真分析结果也通过样机的制作与实验进行了验证。最后,基于考虑磁链k次谐波的转矩-速度特性的计算方法,分析比较了磁链中高次谐波分别对6S/4R可变磁通磁阻电机与混合励磁可变磁通磁阻电机转矩-速度特性的影响。结果表明,与6S/4R可变磁通磁阻电机相比,6S/4R混合励磁可变磁通磁阻电机中存在更大的磁链高次谐波与更低的直流母线电压利用率。磁链中的高次谐波对6S/4R混合励磁可变磁通磁阻电机转矩-速度特性的影响也更大,但磁链2次谐波的主导作用明显下降。
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