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目前,能源短缺及能源消费所引起的环境问题日益严重,伴随人类的节能环保意识日益增强,电动汽车作为一种清洁、高效的交通工具将成为未来交通发展的方向。微型电动汽车是一类纯电动汽车,具有体积小、质量轻、低速性能好等优点,是一种特别适合我国中小型城市以及广大农村运行的短途交通工具,一经出现,便受到了国内相关领域企业和学者的重视。本文针对微型电动汽车驱动系统的要求设计了一台开关磁阻电动机(SRM)。该电机具有价格低廉、结构简单、散热性能好的优点,且能够工作在低压大电流状态下。将SRM应用在微型电动汽车上,不仅可以满足微型电动汽车工况的需要,还能降低其成本。
本文首先介绍了微型电动汽车的发展背景及意义,对其结构和原理进行简要的概述。阐述了目前国内外发展现状,并分析对比了各类电动汽车驱动用电机的性能,提出了开关磁阻电动机作为驱动系统的核心部件。对电机的结构及工作原理、设计方法进行较为详细的阐述,确定了结构尺寸参数,仿真验证了其设计的合理性。
从理论上较为详细的分析了开关磁阻电动机转矩脉动产生的原因,阐述了目前国外转矩脉动抑制方法,采用了优化开关角的策略来抑制转矩脉动。基于MATLAB/Simulink构建了模块化的SRM驱动控制系统,为分析不同状态下开关角对SRM驱动性能的影响提供了仿真平台。
模拟微型电动汽车部分驱动系统设计了SRM数字控制平台,设计了功率变换器、驱动电路模块等硬件电路,编制了相应的软件程序。构建了基于SRM控制系统的实验平台,对电机空载、负载、变速等运行条件进行实验研究,验证了电机具有较好的动态性能。同时通过采用优化的开关角度能达到减小转矩脉动目的,从而增强微型电动汽车稳态运行的平稳性,为开关磁阻电动机在低速领域的应用提供了必要的依据。