开关磁阻电机在电动汽车中的应用及前景

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《电动汽车用开关磁阻发电机控制拓扑结构设计及研究》范文

《电动汽车用开关磁阻发电机控制拓扑结构设计及研究》范文

《电动汽车用开关磁阻发电机控制拓扑结构设计及研究》篇一一、引言随着环境保护意识的增强和能源危机的日益严重,电动汽车(EV)逐渐成为未来交通出行的重要选择。

作为电动汽车的核心部件之一,开关磁阻发电机(Switched Reluctance Generator, SRG)具有高效率、高可靠性等优点,成为当前研究的热点。

本文将针对电动汽车用开关磁阻发电机的控制拓扑结构设计及研究进行详细的分析和探讨。

二、开关磁阻发电机的基本原理及特点开关磁阻发电机是一种基于磁阻原理的电机,其工作原理是通过改变电流的通断来控制电机的运动。

相比于传统的发电机,开关磁阻发电机具有以下优点:结构简单、高效节能、高可靠性、低噪音等。

因此,在电动汽车等领域具有广泛的应用前景。

三、控制拓扑结构设计针对电动汽车用开关磁阻发电机的控制拓扑结构设计,本文提出了一种基于全数字控制器的设计方案。

该方案主要包括功率主电路、控制器电路和传感器电路三部分。

1. 功率主电路设计功率主电路是开关磁阻发电机的核心部分,其设计直接影响到发电机的性能。

本文采用三相全桥整流电路作为功率主电路,通过控制开关管的通断来实现对发电机电压和电流的控制。

此外,为了保证电路的稳定性和可靠性,还需对电路进行过压、过流等保护措施。

2. 控制器电路设计控制器电路是开关磁阻发电机的“大脑”,负责实现对发电机运行状态的控制。

本文采用全数字控制器作为核心控制器,通过采集发电机的电压、电流等信号,实现对发电机运行状态的实时监测和控制。

此外,控制器还需具备故障诊断和保护功能,以确保发电机的安全运行。

3. 传感器电路设计传感器电路是实现对发电机状态监测的关键部分。

本文采用电流传感器和电压传感器来监测发电机的电压和电流信号,并将这些信号传输给控制器进行处理。

此外,还需对传感器进行抗干扰设计,以提高其稳定性和可靠性。

四、研究方法及实验结果分析为了验证所设计的控制拓扑结构的有效性,本文采用理论分析和实验验证相结合的方法进行研究。

开关磁阻调速电动机的发展及应用前景探讨

开关磁阻调速电动机的发展及应用前景探讨
制系统 ,严重时可导致这些 系统无法正 开关磁阻调速 电动机 ( t e e s c d r— wih
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有分布绕组 , 并且按正弦 电流供 电设计。
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行 时,同样具有优 良的转矩输 出能 力和
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开关磁阻电机的控制系统及其在电动汽车中的应用研究的开题报告

开关磁阻电机的控制系统及其在电动汽车中的应用研究的开题报告

开关磁阻电机的控制系统及其在电动汽车中的应用研究的开题报告一、选题来源及研究背景随着电动汽车快速发展,电机控制技术变得越来越重要。

磁阻电机由于具有结构简单、高效率、高输出功率、高扭矩密度和易于精确控制等优点,已成为电动汽车中的主要驱动方式之一。

然而,为了充分发挥磁阻电机的性能优势,需要设计高效的控制系统。

目前,开关磁阻电机控制系统已成为磁阻电机控制的一种常见技术。

开关磁阻电机采用电子开关控制电流通断,通过改变磁阻器的磁通路径来控制电机的转矩和速度。

相比传统的换向器控制,开关磁阻电机控制系统具有响应快、精度高、可靠性强等优点。

然而,开关磁阻电机的控制系统仍然存在一些挑战,例如电流控制精度不高、电子元件的损坏和电磁干扰等问题,这些问题需要深入研究和优化。

基于以上背景,本文将研究开关磁阻电机的控制系统及其在电动汽车中的应用,旨在探究控制系统的设计与优化方法及应用效果,为电动汽车的发展提供有力支持。

二、研究内容及思路本文将围绕以下几个方面展开研究:1. 开关磁阻电机的基本原理及控制策略介绍开关磁阻电机的结构、工作原理和特点,分析其控制策略和优缺点。

2. 开关磁阻电机控制系统设计和优化分析开关磁阻电机控制系统的电路原理和控制方法,探讨电流控制、速度控制及位置控制等方面的优化,优化控制系统的稳定性和控制精度。

3. 开关磁阻电机控制系统在电动汽车中的应用分析开关磁阻电机控制系统在电动汽车中的应用,如何充分发挥其性能优势,提高电动车辆的效率和性能。

4. 实验研究通过实验验证开关磁阻电机控制系统的性能和优化效果,探讨其在不同工况下的控制特点和优势。

三、研究意义本研究的意义在于:1. 通过研究和探讨开关磁阻电机的控制系统,可以深入了解电动汽车电机控制技术的发展趋势和未来发展方向。

2. 提高开关磁阻电机控制系统的控制精度和稳定性,为其在电动汽车中的应用提供有力支持。

3. 为电动汽车行业提供新的技术支持和创新思路,推进电动汽车技术的发展。

2024年新能源汽车电机及控制器市场前景分析

2024年新能源汽车电机及控制器市场前景分析

新能源汽车电机及控制器市场前景分析概述新能源汽车的兴起以及对环境保护的需求推动了电动汽车市场的迅速发展。

作为电动汽车的核心部件,电机及控制器在新能源汽车市场中起着至关重要的作用。

本文将对新能源汽车电机及控制器市场前景进行分析。

电机市场前景分析市场规模随着新能源汽车市场的不断发展,电机市场也将迎来巨大的发展机遇。

根据市场研究机构的数据显示,2019年全球电机市场规模达到XX亿美元,预计到2025年将增长至XX亿美元。

技术创新电机技术的不断创新也推动了市场的发展。

随着永磁同步电机、感应电机和开关磁阻电机等新型电机技术的成熟,电机效率和功率密度得到了显著提升,满足了汽车制造商对高性能和高效能电机的需求。

政策支持各国政府对新能源汽车的政策支持也将促进电机市场的发展。

许多国家纷纷出台了购车补贴政策和减少尾气排放的要求,鼓励消费者购买电动汽车。

这些政策的推动将进一步推动电机市场的增长。

控制器市场前景分析市场需求电机控制器作为电机的核心组成部分,对于确保电机的正常运行和性能优化起着关键作用。

随着电动汽车市场的快速增长,对于高性能、高可靠性的电机控制器的需求也在不断增加。

技术发展电机控制器的技术发展也推动了市场的增长。

现代电机控制器采用了先进的数字信号处理技术和智能控制算法,能够更精确地控制电机的转速和扭矩输出,提高了电机的效率和响应速度。

制造商竞争电机控制器市场竞争激烈,来自全球的电机控制器制造商争相进入市场。

这些制造商通过不断创新和研发,提供更高质量和更可靠性的电机控制器产品,满足消费者对电动汽车性能的要求。

结论综上所述,新能源汽车电机及控制器市场前景非常广阔。

随着新能源汽车市场的增长和技术的不断创新,电机及控制器市场将迎来更大的发展机遇。

政策支持、技术进步和增加消费者需求将推动该市场的快速增长。

作为汽车制造业的核心领域之一,新能源汽车电机及控制器市场将继续吸引更多的投资和创新。

开关磁阻电机在电动汽车中的应用及前景

开关磁阻电机在电动汽车中的应用及前景

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图2 开关磁阻电机工作波形
图 3 电动驱动汽车系统框图
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起了新一轮的新能源开发热潮。可循环利用能源, 成为新的热点。这使电动汽车得到了重视, 不 它 仅可以有效地利用能源, 而且可以提高空气质量。近十几年来, 尤其是欧美、 本等地, 日 电动汽车发

图 1 开关磁阻 电机结构C E
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开关磁阻电机行业剖析分析

开关磁阻电机行业剖析分析

开关磁阻电机行业剖析分析一、开关磁阻电机及其应用近年来,一种新型电机----开关磁阻电机(SRD)逐渐走进了市场,该电机有着有别于其他电机的优势和特点,因此逐渐成为市场未来发展的主要方向,目前已成功地应用于电动车驱动、通用工业、家用电器和纺织机械等各个领域。

1、电动车应用开关磁阻电机最初的应用领域就是电动车,这也是开关磁阻电机最主要的应用领域。

目前电动摩托车和电动自行车的驱动电机主要有永磁无刷及永磁有刷两种,然而开关磁阻电机驱动系统的电机结构紧凑牢固,适合于高速运行,并且驱动电路简单成本低、性能可靠,在宽广的转速范围内效率都比较高,而且可以方便地实现四象限控制,这些特点使SRD开关磁阻电机驱动系统很适合电动车辆的各种工况下运行,相比目前主要使用的两种电机具有其独特的优势,是电动车辆中极具有潜力的机种。

2、纺织工业应用近十多年来我国纺织机械行业的机电一体化水平有了较明显的提高,在新型纺织机械上普遍采用了机电一体化技术。

棉纺织设备较有代表性的机电一体化产品无梭织机的主传动技术也有了新的突破:采用开关磁阻电机作为无梭织机的主传动,相比于使用其他电机系统,开关磁阻电机系统带来许多好处,减少传动齿轮、不用皮带和皮带盘,不用电磁离合器和刹车盘,不用寻纬电机,节能10%等优点,国内已有开关磁阻电机和驱动器的产品(北京中纺锐力机电有限公司),目前还在与无梭织机主机厂合作,共同开发应用技术,希望能尽快取得成功,填补国内空白。

3、焦炭工业应用相比于其他电机,开关磁阻电机起动力矩大、起动电流小,可以频繁重载起动,无需其它的电源变压器,节能,维护简单,特别适用于矿井输送机、电牵引采煤机及中小型绞车等。

90年代英国已研制成功300kW的开关磁阻电机,用于刮板输送机,效果很好。

我国已研制成功110kW的开关磁阻电机用于矸石山绞车、132kW的开关磁阻电机用于带式输送机拖动,良好的起动和调速性能受到工人们的欢迎。

我国还将开关磁阻电机用于电牵引采煤机牵引,运行试验表明新型采煤机性能良好。

开关磁阻电机用途

开关磁阻电机用途

开关磁阻电机用途
开关磁阻电机是一种新型的电机,其用途非常广泛。

它可以在家用电器、工业设备、汽车和航空航天领域等多个领域中得到应用。

首先,开关磁阻电机在家用电器中有着重要的作用。

比如在洗衣机中,开关磁阻电机可以提供强大的动力和稳定的转速,从而确保洗衣机的洗涤效果和使用寿命。

在吸尘器中,开关磁阻电机的高效能和节能特性可以提高吸尘器的性能,并降低能源消耗。

此外,开关磁阻电机还可以用于制冷设备、厨房小家电等各种家用电器中,为人们的生活提供便利。

其次,开关磁阻电机在工业设备中也有着广泛的应用。

比如在机床、起重设备、输送设备等各种设备中,开关磁阻电机可以提供可靠的动力输出,并且具有较高的效率和稳定性,从而提高了设备的生产效率和质量。

在工业自动化领域,开关磁阻电机还可以用于各种自动化生产线和机器人系统中,为工业生产提供了强大的动力支持。

此外,开关磁阻电机还广泛应用于汽车和航空航天领域。

在汽车中,开关磁阻电机被用于动力传动系统、制动系统、转向系统等多个部位,为汽车提供了高效的动力输出和精准的控制能力。

在航空航天领域,开关磁阻电机被应用于飞机的发动机、飞行控制系统等多个部位,为飞机的安全飞行提供了关键的支持。

总之,开关磁阻电机具有广泛的应用前景,它在家用电器、工业设备、汽车和航空航天领域中都有着重要的作用。

随着科技的不断发展和进步,相信开关磁阻电机会在更多领域中得到应用,并为人们的生活和工作带来更多的便利和效益。

开关磁阻电机的九大优势、三大缺点、应用领域全面解析

开关磁阻电机的九大优势、三大缺点、应用领域全面解析

开关磁阻电机的九大优势、三大缺点、应用领域全面解析近年来,开关磁阻电机逐渐走进了市场,因为该电机具有其他电机没有的优势,所以逐渐成为了市场未来发展的主要方向,目前已成功地应用于电动车驱动、通用工业、家用电器和纺织机械等各个领域。

那么开关磁阻电机的优势到底是什么呢?让我们一起来了解一下吧!开关磁阻电机调速系统是以现代电力电子与微机控制技术为基础的机电一体化产品。

它是由开关磁阻电动机和微机智能控制器两部分组成,其特点是效率高、节能效果好、调速范围广,无冲击起动电流,起动转矩大,控制灵活等特点。

1998年,我国把发展电动机调速节能和电力电子节电技术纳入《中华人民共和国节能法》中,国家发改委“电动机节能计划”明确提出:提高电动机15-20%的效率,实现节电1000亿kWh/年。

因此,该种电机被广泛用于运输车辆驱动、龙门刨、锻压设备等需要重载起动,频繁启动,正反转的场合。

近几年,随着电机节能理念的逐渐深入,开关磁阻电机由于具有以下的特点,其正在应用于各种场合。

开关磁阻电机调速系统的特点:一、效率高,节能效果好。

经过测试,其整体效率比交流异步电动机变频调速系统至少高3%以上,低速下能提高至少10%,与直流调速、串级调速、电磁调速等比较,节电效果更明显。

二、起动转矩大,适合重载起动和负载变化明显且频繁启动的场合。

测试发现其启动转矩达额定转矩的150%时,起动电流仅为额定电流的30%,优势非常明显三、调速范围广。

开关磁阻电机可以在低速下长期运行,由于效率高,在低速下的温升程度比额定工况时要低,解决了变频调速电机低速运行时电动机发热问题,还可以根据实际灵活设置最高转速。

四、可频繁正、反转起动停止,系统调控性好,制动性好,能实现再生制动,节电效果显著。

五、起动电流小,避免对电网的冲击。

开关磁阻电机具有软启动特性,没有普通交流电动机起动电流大于5-7倍额定电流的现象。

六、功率因数高,不需增加无功补偿装置,测试发现,开关磁阻电机系统在空载和满载时的功率因数均大于0.98 。

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4 R电机的技术难点及解决方案 s
S D系统的噪声和振动, R 早在s M一面世就倍受关注, R 曾经被认为是S 机的不治之症。 R电 而对S R电机噪声和振动的研究, 0年代初才真正开始的。 是从9 研究结果表明, 在每相绕组换相
点, 加在绕组上的电 化率越大, 压变 所激发的 振动和噪 越大。 声就 基于这 个认识, 是有了. 于 ‘ 两步换
开关磁阻电机在电动汽车中的应用及前景
田茂听 边敦新
( 华中理工大学, 湖北武汉 407) 3 04
摘要: 分析了电动汽车的应月前景以及对电力电子技术的要求 对于开关磁阻电机在电动汽车中的应用、 发履
及其重待解决的问题进行了评述.
关谧词 电力电子 电动车 开关磁阻 电机
有很大潜 力, 参考文献 :
1刘 华徽 电 。 8 3 4 庆 ・特 机 1, 8 0 ”‘ 一・
1 9 ,8 一 8 . 2 4 7 9 14
ห้องสมุดไป่ตู้
2 刘迪吉. 开关磁阻调速电动机〔 . M二北京 机械工业出版社, 9 14 , 3 JP Lo,Fu / r 。 m t s o S M rt psi sm t n A .E E ASA n. en [ 一 一 . yn. l%c 犷 士 e o 壬r R o r i ne iao [ 〕IE 一I ue 卜 d oo t o t i nu Met gC , ‘ 4 lH sl oo psl es gis ih rl tn m t di b 呀s了 m taynu比 丫1 gs ua nR t oi osni n wt 记 e c c o r r r t o n c u a e o 耗s ym u1 uul i c 0 舀e 昭 l 己 0 [二IE r . dA pc.19,3)65 7- ra,I pla,9屯(0:6一石2 J E E’ n n i 5 5M‘ T r。 一RplMi itni 二r e e c 、 Mo r U ‘ d atoFz C n o[」IE . r o 。 i e o z i o5 c dR ] t c t s s gA pi u: ot ] E E 尸 q p m ao h ua o o n v y r j
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电机控制形式 , 这将是提高S R电机应用地位的关键性技术, 日益成为大家关注的焦点。 S R电机的输出力矩脉动. 也是一个萦绕人们的问题。根据以前的经验, 它与异步机、 同步机相 比, 脉动力矩较为明显。 但是, 随着技术的发展。 特别是摸糊技术、 神经网络辨识等技术的突飞猛进, 己经有相应文献阁提出解决方案。对于s R电机的非线性模型, 可以利用模糊技术、 神经网络辨识 对S R电机进行控制。这样可以充分利用它们的特性, 即不需要控制对象的精确数学模型, 简化对
相法”“ 、 三步换相法” 方法的提出, 等 都取得了 较好的效果. 由于S R电机需要位置检测器, 这在不同程度上增加了控制的复杂性 使无位置检测器的方 案・ 在近些年里不断涌现。 yn 等人 在19年提出基于磁通/ L s 川 91 o 电流的s M位置检测方法 H R u
5n 在19 年提出 o 等人 94 i 一种基于检 测相间 互感电 压的s M位置 R 检测技 闭。 置传感器的S 术 无位 R
家用电器、 业应用、 工 伺服系统、 高速驱动, 特别是电动汽车用驱动系统中, 得到了成功应用, 其功率 范围也贾盖了 lw(00rmn到 S o l0o/ i) Mw(o rn的宽广范围。 srn ) /i 由于它结构简单的特性, 适合广大司机的日 常维护, 能够被大多数人更容易接受, 这是其它电 机难以匹敌的。 其调速性能好, 对于使用者来说, 更容易适合生理上的要求。 在能源匾乏的今天, 节 能是一个趋势,R电机的高效率, S 恰恰符合节能的要求。并且,R电机可以通过改变控制策略, S 使 它由电动机转变为发电机十分方便。这一切仅仅靠改变软件就能达到, 对于当今的计算机技术来 说 是件轻而易举的事情。 从电动机转变为发电机, 可以使汽车多余的动能, 例如汽车下坡时采用发 电机制动 即回馈了电能, 可以制动, 又 可谓一举两得。既节能. 又达到了预期效果。 作为日 常使用频率较高的电动汽车, 提高其可靠性, 为了 一般要采用混合型的驱动系统 这就 不可避免的增加了汽车的成本。然而, 作为结构简单的 S R电机, 成本低的特性又一次突出了它的
3 开关磁阻电机在电动汽车中的应用
图3 给出了应用开关磁阻电 机的电动汽车驱动系统的大致框图, 其中主要由三部分构成, 即 S M、 R 电力电 子器件和控制核心技术。传统的开关磁阻电 机的控制方式, 它的结构构成决定了。 由 开 关磁阻电 机的电 磁转矩的方向是由 相电流相对相电感的位置决定的, 并且电磁力矩的大小和转 子的位置有关, 所以对于它的控制, 需要添加电 机位置检测装置。 R电 s 机采用脉冲电 流激励, 它的 瞬时转矩在一个激励周期随着转子位置和激励电流的变化而变化, 不是一个恒定值。 由干瞬时转矩 控制原则上具有最快的响应和最有效的转矩脉动消除,R电机的瞬时转矩控制的研究, s 对于s D R
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图 1 开关磁阻 电机结构C E
a 相电感 L B将以转子齿距角 6为 () , 线重 合的位置为 a 5, =4 0此位置的相 电感为最大 。如图 2 所示,
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式中 为相电流; L为相电感。
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图2 开关磁阻电机工作波形
图 3 电动驱动汽车系统框图
可以看出: 开关磁阻电 机的电 磁转矩的方向 是由相电流相对相电感的位置决定的。电机运行 北/ )。 声生正向力 作为电动机运行; 它运行于a/ <。 产生负向力 则电 拓 时, 矩, 而当 L 沁 时, 矩, 机运 行于发电方 式。 在图Z 中, 为开通角, 为关断角。 b 6 , 。 :
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独 到之处。 这使得S R电机更具 有竟争力。 6 结 论 目 s D巫需解 前. R 决的问题是减小力矩脉动、 减小噪声、 提高单位电流出力, 采用无位置检测
器的方案以简化控制器的复杂性。 但是, 开关磁阻电机的调速性能好、 成本较低、 结构简单、 效率高等优点 仍使它的广泛应用, 具
R 机的控制困难。 s电 这也为控制器的简单化提供了方 便。
输出力 矩大小也是电动机的性能指标之一。 在文献〔」 6中提到, 对于S R电机, 可以通过改变电 机的设计参数, S 即 R电机改为整距绕组, 从而提高电机输出力矩的大小。
S R电机应用展望 S
什关磁阻电机作为一种新型机电一体化驱动系统, 以其调速性能好 、 成本较低、 结构简单、 效率 高等特点, 在短短 2 年的时间里, 0 得到了较为产泛的应用, 取得了令人瞩目的成绩。其产品已经在
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2 世纪 6 年代, 0 0 汽车工业的飞速发展给人们带来了便利的生活‘ 缩短了世界的距离. 但同时. 也加剧了 全球化的环境污染。大量消耗本已不多的石油资源宁 带来了温室效应 资源的I乏. f 也引
起了新一轮的新能源开发热潮。可循环利用能源, 成为新的热点。这使电动汽车得到了重视, 不 它 仅可以有效地利用能源, 而且可以提高空气质量。近十几年来, 尤其是欧美、 本等地, 日 电动汽车发
了一定的应用
2 M的原理及控制方式 S R
图1 R 所示S M为三相 64 / 结构。 它的定、 转子采用双凸 极结构, 硅 由 钢片 叠压而成, 传统电 与
叽不同之处是转子上没有任何形式的绕组、 永磁体、 滑环等‘ 定子上只有简单的集中绕组, 绕组端部 较知, 没有相间跨接线, 因此S M结构简单、 R 坚固, 运行时可靠性高、 维护量小。当转子位置变化 时. 各相磁路的磁阻和相绕组的电感也相应发生变化。如果忽略磁路饱和的影响, 把相绕组轴线和 转子齿轴线错开 4" 5 的位置定义为。 。 一。, 则该位置的相电 感为最小值。再定义相绕组和转子齿轴
展较快. 并且正逐步由 研制过渡到小批量商业生产。 奴通用、 宝马, 产等公司. 日 都已经有产品问世, 最高时速可达 7 m h 3k !1 0 ' 汽车用的驱动系统各不相同。但是它们都有电机制造复杂、 体积大、 成本高等缺点 开关磁阻 电机〔R 是近年来发展的一种新型机电一体化驱动系统 该电机以其调速性能好、 S M) 成本较低、 结 钩简单、 效率高等特点. 在迅速发展的调速电机领域内, 了 争得 一席之地[ 并在汽车驱动领域得到 C z 7
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