电动公交车用无刷直流电机及其驱动系统的设计

论文摘要

本论文首先简要介绍了电动汽车的研究和发展现状,明确了电动公交车牵引系统设计的总体目标。在此基础上,本文完成的主要工作如下:(1)设计了电动公交车牵引系统的总体结构图,并对其中各主要组成部分在牵引系统中发挥的功能和相互之间的联系进行了简要论述。根据解放CA6120D100型客车底盘参数,对几种典型工况下公交车所需的牵引功率进行了计算,以此作为选择牵引电机功率(120kW)的主要依据。(2)分析比较了几种电动汽车牵引电机的主要特点,决定采用无刷直流电动机作为本论文中电动公交车的牵引电机,完成了60kW无刷直流电动机(两台)主要尺寸,电磁参数等主要部分的相关设计和计算。(3)以牵引电机设计得到的数据为依据,对电机控制系统的相关内容进行了研究,包括驱动器的电路结构、控制结构以及控制中枢(计算机)的选择和相关设计。针对电动公交车常见的工作状态,提出了实现车用电机电子差速器功能和能量回馈制动功能的控制策略,对控制策略所产生的效果进行了计算。(4)建立了无刷直流电动机及其驱动系统的仿真模型,通过电机开环调速实验所得到的波形,证明了该仿真模型的准确性,在此基础上,对如何抑制换相转矩脉动进行了仿真研究。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 第二章 牵引系统总体设计
• 2.1 电动公交车底盘参数与载荷量
• 2.2 牵引扭矩与功率的计算
• 2.3 牵引系统对动力电池的要求
• 2.4 牵引系统的总体框图与原理
• 第三章 牵引电机设计
• 3.1 牵引电机类型的选择
• 3.2 无刷直流电动机各主要构成部分的基本结构
• 3.3 电机主要尺寸及主要参数的计算
• 3.3.1 总体方案的确定
• 3.3.2 转子励磁结构的确定
• 3.3.3 主要尺寸的确定
• 3.3.4 车用电机设计流程
• 第四章 电机驱动器设计
• 4.1 主电路拓扑结构
• 4.1.1 牵引系统对主电路的要求
• 4.1.2 主电路方案
• 4.2 驱动器的控制结构
• 4.2.1 双闭环与单闭环
• 4.2.2 位置传感器
• 4.3 驱动器的控制中枢
• 4.3.1 对控制中枢的要求
• 4.3.2 计算机型的选择
• 4.4 电动车转弯时的控制策略
• 4.4.1 无刷直流电动机的运行特性
• 4.4.2 电子差速器控制策略理论分析及计算验证
• 4.5 电动车制动时的控制策略
• 4.5.1 对能量回馈制动过程的分析
• 4.5.2 能量回馈制动控制策略在电动公交车牵引系统中的应用
• 4.6 两种工况下的控制策略在控制中枢中的实现
• 4.6.1 电子差速控制策略在控制中枢中的实现形式
• 4.6.2 能量回馈制动控制策略在控制中枢中的实现形式
• 第五章 仿真模型与仿真验证
• 5.1 牵引电机的仿真模型
• 5.2 控制器的仿真模型与电机的开环仿真实验
• 5.3 抑制无刷直流电机转矩脉动的仿真实验
• 第六章 结论
• 参考文献
• 在学研究成果
• 致谢