永磁无刷直流电动机的新型弱磁扩速方法研究

摘要

永磁无刷直流电机由于具有结构简单、功率密度高、调速性能好、安全可靠等优点，在航天、机器人、数控机床以及电动汽车等诸多工业领域己得到了广泛应用。 对于电动汽车的驱动系统，一般要求在基速以下恒转矩运行，基速以上恒功率运行。在恒功率运行区，端电压受逆变器容量的限制无法升高，必须设法使反电动势不随转速上升而增大，这就需要通过弱磁控制来提高调速范围。但是由于永磁体励磁不可调节，传统的恒功率弱磁控制方法扩速范围不宽，极大的限制了它在电动车辆驱动中的应用。 本文借鉴了一种新型逆变器拓扑结构(DMIC拓扑)，文章先对其弱磁扩速原理进行了理论分析，然后在Matlab/Simulink环境下建立了该系统的仿真模型，并对该新型逆变器结构的无刷直流电机进行了有限元分析。之后，在搭建的基于DSP的实验平台上实现了这种扩速系统。有限元分析结果表明，DMIC拓扑比普通逆变器拓扑的无刷直流电机具有更好的弱磁能力，仿真和实验也表明这种新的方法具有更好的扩速效果。

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

1.1电动车辆驱动电机发展概况

1.2永磁无刷直流电机(BLDCM)的发展概况

1.2.1 BLDCM的发展历史

1.2.2 BLDCM的定义

1.3无刷直流电机的弱磁研究状况

1.4本文主要研究内容

第二章DMIC永磁无刷直流电动机的基本理论

2.1永磁无刷直流电动机的工作原理

2.2 DMIC永磁无刷直流电动机的基本结构与工作原理

2.3永磁无刷直流电动机的数学模型

第三章DMIC永磁无刷直流电动机的仿真研究

3.1永磁无刷直流电动机的仿真模型

3.2基于普通逆变器CPA模式的BLDCM的扩速效果分析

3.3基于DMIC模式的BLDCM的扩速效果分析

第四章DMIC永磁无刷直流电机有限元分析

4.1软件介绍

4.2永磁无刷直流电动机的模型建立

4.3永磁无刷直流电动机的有限元分析

4.3.1初始相位的确定

4.3.2基速以上运行

4.3.3基速以上运行

4.4结论

第五章DMIC永磁无刷直流电动机控制系统

5.1控制系统概念

5.2 TMS320LF240x系列DSP控制器介绍

5.3控制系统的硬件设计

5.3.1逆变桥及其驱动电路设计

5.3.2 SCR及其触发电路

5.3.3接口电路

5.4控制系统的软件设计

5.4.1基速以下的速度控制

5.4.2基速以上的超前换向控制

5.5实验研究

5.5.1实验系统介绍

5.5.2 CPA实验及结果讨论

5.5.3 DMIC实验及其结果讨论

5.5.4实验结论

第六章结束语

参考文献

致谢