汽车用稀土永磁发电机与PWM稳压控制技术的研究

论文摘要

本文对汽车用稀土永磁发电机的结构、磁场、温度场以及稳压技术进行了详细的分析、研究。文中以有限元为基础分析了稀土永磁发电机的磁场分布和温度场分布,为今后优化设计提供了理论基础;提出了实用的PWM控制线路设计,并进行了多项发电机实际实验,初步达到了高精度稳压控制的效果。首先,本文对稀土永磁发电机的结构进行了分析、研究。稀土永磁发电机的转子采用稀土钕铁硼永磁材料,该材料具有高磁能积、高剩磁感应强度、高矫顽力、去磁曲线为直线等优点。其次,采用了有限元法对汽车用稀土永磁发电机进行磁场分析。文中应用大型通用有限元分析软件ANSYS10.0对永磁发电机进行了建模,并在该模型的基础上进行了二维静态磁场分析。ANSYS强大的数值处理能力和图形处理能力使永磁发电机设计更加准确和直观。再次,针对钕铁硼永磁材料的磁性能随温度的升高下降较快的特点,文中应用ANSYS10.0对汽车用稀土永磁发电机的温度场进行了有限元分析,以确保永磁体工作的稳定。最后,本文分析了稀土永磁发电机的现有稳压方案,结合现代电力电子技术,开发出基于PWM控制的稳压器。该稳压器具有稳压精度高、结构简单、性能稳定、经济性高等优点。由于采用了高频全控方式,该方案还解决了工频半控整流电路中因晶闸管的半控性带来的低负载时稳压精度不高的问题。稳压试验的结果达到了设计目的,证明了该方案具有可行性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的意义
• 1.2 稀土永磁发电机的优点
• 1.3 本课题的主要内容
• 第2章 汽车用稀土永磁发电机的结构
• 2.1 永磁材料
• 2.2 发电机转子结构
• 2.3 发电机定子结构
• 2.4 励磁电动势和气隙合成电动势
• 2.5 小结
• 第3章 永磁电机常用磁场分析方法及有限元法原理
• 3.1 常见磁场计算方法简介
• 3.2 电磁场基本理论
• 3.2.1 麦克斯韦方程组
• 3.2.2 位函数的微分方程
• 3.2.3 位函数的边界条件
• 3.2.4 位函数的边值问题
• 3.3 有限元法简介
• 3.3.1 变分问题
• 3.3.2 有限元算法原理
• 3.3.3 有限元常用方法
• 3.4 小结
• 第4章 汽车用稀土永磁发电机的磁场分析
• 4.1 ANSYS简介
• 4.2 应用ANSYS对汽车用稀土永磁发电机磁场分析
• 4.2.1 前处理
• 4.2.2 求解
• 4.2.3 后处理
• 4.3 小结
• 第5章 汽车用稀土永磁发电机的温度场分析
• 5.1 热分析的基本理论知识
• 5.2 应用ANSYS对汽车用稀土永磁发电机温度场分析
• 5.3 小结
• 第6章 PWM稳压技术研究
• 6.1 永磁发电机现有电子稳压方案
• 6.1.1 三相半控整流电路
• 6.1.2 单相双半波可控整流技术
• 6.1.3 单相整流桥加串联型直流稳压电路
• 6.2 降压斩波电路原理
• 6.3 TL494简介
• 6.4 PWM稳压控制电路设计
• 6.4.1 PWM稳压控制电路的组成
• 6.4.2 PWM稳压控制电路的工作原理
• 6.4.3 PWM稳压控制电路电路板的设计
• 6.5 稳压实验
• 6.5.1 取样电容对稳压效果的影响
• 6.5.2 死区电阻对稳压效果的影响
• 6.5.3 高频PWM脉冲对稳压效果的影响
• 6.5.4 稳压实验结果
• 6.6 开关器件的散热问题
• 6.7 小结
• 第7章 总结
• 7.1 研究工作总结
• 7.2 研究工作展望
• 致谢
• 参考文献
• 在学期间公开发表论文及著作情况