混合动力电动汽车用四象限能量转换器的研究

【摘要】： 四象限混合动力系统是一种新颖的混合动力电动车(HEV)用驱动系统,基于其紧凑的结构和优良的混联式混合动力系统性能,成为HEV领域最有竞争力的理想系统之一。本文针对四象限混合动力系统中的核心部件——四象限能量转换器(4QT)进行了以下几个方面的研究。 首先,建立了径向磁通结构4QT的磁路模型,以此为依据分别进行了磁场解析和电磁转矩解析,并进一步讨论了4QT定子电机(SM)和双转子电机(DRM)的磁耦合问题,得出了定子电机和双转子电机耦合程度很小的结论。 采用“电势法”对4QT样机的电感参数进行了计算,为了包含交叉磁化现象对直、交轴电感的影响,对传统的两轴电机模型进行了修正,并引入了交叉耦合电感参数。同时还讨论了涡流对电感的影响。计算结果与实验数据达到了较好的一致性,证明了计算方法的正确性。 对4QT样机进行了热分析,建立了二维有限元仿真模型并进行了不同负载下温度场的计算。仿真结果与实验数据达到了很好的一致性,验证了仿真的有效性。 最后,对4QT样机的冷却系统进行了研究。讨论了风冷和水冷对4QT样机不同部件的冷却效果问题,给出了冷却系统的修正依据并进行了新的设计。对两种冷却系统进行了比较,结果验证了新的冷却系统冷却效果的改善。同时基于仿真讨论了冷却流体参数对4QT样机冷却效果的影响,根据该方面的分析为合理选择冷却流体参数提供了依据。 【关键词】：四象限能量转换器(4QT) 永磁同步电机 电感参数 热分析 冷却系统
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2006
【分类号】：U463.4;U469.72
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 绪论10-19
• 1.1 课题背景10-11
• 1.2 国内外发展状况11-14
• 1.2.1 混合动力电动汽车的发展概况11-13
• 1.2.2 四象限混合动力系统的提出及研究现状13-14
• 1.3 四象限混合动力系统及其关键部件概述14-18
• 1.3.1 四象限混合动力系统的组成及运行原理14-15
• 1.3.2 四象限混合动力系统的运行模式15-16
• 1.3.3 四象限混合动力系统的特点16-17
• 1.3.4 四象限能量转换器17-18
• 1.4 本文研究内容18-19
• 第2章 径向磁通结构四象限能量转换器的解析分析19-34
• 2.1 径向磁通结构四象限能量转换器的结构19-21
• 2.1.1 永磁同步电机转子磁路结构概述19-20
• 2.1.2 四象限能量转换器外转子结构的选择20-21
• 2.2 径向磁通结构四象限能量转换器的磁场解析21-25
• 2.2.1 外转子上两个磁动势源方向相同时的磁场解析21-23
• 2.2.2 外转子上两个磁动势源方向相反时的磁场解析23-25
• 2.3 四象限能量转换器的电磁转矩解析25-33
• 2.3.1 电磁转矩解析式的推导25-27
• 2.3.2 四象限能量转换器的电磁转矩表达式27-30
• 2.3.3 四象限能量转换器电磁转矩的定性分析30-33
• 2.4 本章小结33-34
• 第3章 四象限能量转换器样机及电感参数研究34-48
• 3.1 四象限能量转换器样机34
• 3.2 电感参数的计算方法34-36
• 3.2.1 电感参数的常用计算方法概述34-35
• 3.2.2 直、交轴之间的交叉磁化现象及交叉耦合电感35
• 3.2.3 永磁同步电机修正的两轴模型35-36
• 3.2.4 电势法求取电感参数36
• 3.3 四象限能量转换器样机的电感参数计算36-42
• 3.3.1 电感参数计算依据的矢量图及电势平衡方程式37-38
• 3.3.2 电感参数计算的基本过程38-40
• 3.3.3 空载和负载反电动势的计算40-42
• 3.4 四象限能量转换器样机的电感计算结果及分析42-47
• 3.4.1 计算值与测量值的比较42-43
• 3.4.2 直、交轴磁路饱和情况的讨论43-45
• 3.4.3 交叉磁化现象的讨论45-47
• 3.5 本章小结47-48
• 第4章 四象限能量转换器样机的热分析与仿真48-59
• 4.1 电机温升的一般计算方法概述48-49
• 4.2 四象限能量转换器样机热分析的有限元仿真模型49-50
• 4.3 四象限能量转换器样机的热参数50-56
• 4.3.1 热源50-51
• 4.3.2 材料和介质的导热系数51-52
• 4.3.3 对流换热中流体的平均温度和表面传热系数52-56
• 4.4 四象限能量转换器样机的仿真结果分析及与实验对比56-58
• 4.4.1 热分析有限元模型的仿真结果56-57
• 4.4.2 定子电机绕组温度仿真结果与实验数据的比较57
• 4.4.3 双转子电机绕组温度仿真与实验值的比较57-58
• 4.5 本章小结58-59
• 第5章 四象限能量转换器样机冷却系统的研究59-69
• 5.1 电机冷却系统概述59-60
• 5.2 四象限能量转换器样机原来冷却系统的分析60-61
• 5.3 冷却系统修正依据及新的设计61-63
• 5.3.1 定子电机中风冷槽的有无对定子绕组温度的影响分析61-62
• 5.3.2 水冷槽形状的修正原则62
• 5.3.3 水冷槽分布数目对定子绕组温度的影响分析62-63
• 5.3.4 冷却系统新的设计63
• 5.4 两种冷却系统的比较63-65
• 5.5 双转子电机风冷效果的仿真与分析65-68
• 5.5.1 风速对内转子线圈温度的影响65-67
• 5.5.2 风温对内转子线圈温度的影响67-68
• 5.6 本章小结68-69
• 结论69-70
• 参考文献70-74
• 攻读学位期间发表的学术论文74-77
• 致谢77

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

基于电无级变速器的内燃机最优控制策略及整车能量管理    陈骁;黄声华;万山明;庞珽;

混合动力汽车用复合结构永磁同步电机控制系统硬件设计    刘勇;佟诚德;隋义;闫海媛;

基于电磁耦合无级变速系统的混合动力电动车工况仿真研究    罗玉涛;唐浩成;符兴锋;

电磁耦合无级变速器温度场分析与冷却方法研究    吴健瑜;罗玉涛;黄向东;

异向旋转双转子永磁电机研究    陈进华

基于四端口机电能量变换器的混合动力系统的研究    程远

双机械端口永磁电机的设计与分析    段世英

混合动力起重机系统的研究    郭晋宇

轴向—轴向磁通复合结构永磁同步电机的基础研究    赵静

电动车用轴径向—轴向磁通复合结构永磁同步电机的研究    吴芊

混合动力车用轴—径向磁通复合结构永磁同步电机的研究    李立娜

感应式四端口机电能量变换器控制系统的研究    于淼

电动车用复合结构永磁同步电机控制系统的研究    佟诚德

电磁耦合无级变速器控制方法及热分析    孟凡珍

对转双转子电机温度场的研究及冷却系统设计    孙庆勇

基于电势法求解稀土永磁电机的同步电抗    林荣文,江辉

计算永磁电机电磁转矩的方法    郑廷海，叶东

混合动力电动汽车的研发实践    任勇,秦大同,杨亚联,杨阳

国内外混合动力电动汽车开发动态及发展趋势    王军,申金升

丰田第二代混合动力系统(THSⅡ)    张金柱

混合动力汽车的技术开发正当时    燕来荣

日美混合动力汽车发展的比较研究    过学迅;张杰山;胡朝峰;

日本电动汽车产品技术现状    马力

混合动力电动汽车    王晓明 ,吴志新

利用磁通法计算永磁同步电机电磁转矩    李开成,张健梅

高功率密度电驱动系统研究    任鹏会

微型混合动力车的研究概况及趋势    刘嘉;李理光;吴志军;邓俊;

混合动力汽车市场发展阶段研究    石舒娅;

论我国节能与新能源汽车的发展战略    王涛;张友芹;

大功率永磁电机温度场数值计算及实测对比    刘万平;张新丽;赵祥;张世福;

基于dSPACE的混合动力实验台系统开发研究    韦作高;刘振军;叶明;邓涛;

串联混合动力汽车性能仿真软件设计    任鑫;王亚平;

汽车用稀土永磁发电机电枢反应电抗的研究    邴冰;刘长良;耿松亮;

12/10极开关磁阻电机在混合动力汽车中的应用    郑棐;赵德安;铁起;吴爱华;

对转双转子永磁同步电动机电枢电抗的有限元计算    张凤阁;刘鑫;刘光伟;

感应电机运行时的定子温度场分析与计算    靳廷船;李伟力;陈文彪;

永磁电机定位力矩的分析计算    张偶;程明;

混合动力汽车的发展与应用    文少波;邹政耀;

电动汽车的电效率优化问题    牛晨;陈旸;郭鹏义;杨耕;

电动汽车(EV)与电气驱动技术    陈钢;孙跃;苏玉刚;

双三相永磁同步电动机交互饱和模型与特性研究    齐歌

高速永磁电机转子损耗及通风散热研究    邢军强

变频电源供电永磁同步电动机几个关键技术研究    赵国新

面向产品工程化的混合动力客车设计方法研究    杨钫

考虑饱和与磁场畸变的汽轮发电机运行行为的研究    康锦萍

永磁同步直线电机推力波动的优化设计研究    程远雄

城轨牵引内置式永磁同步电机驱动系统效率优化控制方法研究    盛义发

串联混合动力汽车能量优化管理策略研究    申彩英

电动汽车用永磁同步电机设计方法及相关问题的研究    吴世华

HEV用四端口机电能量变换器耦合问题的研究    黄文祥

锂离子电池组智能管理系统研究    赵庆川

1.5MW永磁半直驱风力发电机电磁场与温度场的计算与分析    祝令帅

混合动力汽车电机驱动控制的研究    尤磊

混合动力公交客车驱动系统仿真研究    倪定洲

新型拓扑结构自激换流低速磁阻电动机的研究    林天散

低速大转矩绕线转子自起动永磁同步电动机的设计与起动性能分析    李爽

电动汽车CPPM同步电动机试验样机研究    翁萍

混合动力客车感应电机在低速运行状态下的控制研究    王帅

插电式电动汽车的控制策略研究与仿真分析    王帅锋

差速耦合式混合动力汽车模式切换的协调控制    苏天晨

混合电动汽车的技术现状    杨为琛,孙逢春

混合动力电动汽车技术发展与现状    何洪文,祝嘉光,李剑

国外电动汽车发展现状及对我国电动汽车发展的启示    李佩珩,易翔翔,侯福深

不同种类电动汽车发展现状    刘海峰;

混合动力电动汽车的发展    叶玲,杨志伟,李昆

美国海军无人水下航行器的发展重点和特点    刘淮

电动汽车的发展现状及趋势研究    李春卉

攻击型潜艇的对转电力推进    梅端经

无人水下航行器(UUV)技术综述    李锡群,王志华

对转螺旋桨的结构原理及特点分析    聂延生,韩学胜,曾鸿,刘镇宇

混合动力电动汽车的发展与研究    王海良;

基于混合动力与能量回收的液压挖掘机节能研究    张彦廷

钕铁硼永磁电机防高温失磁技术的研究    林岩

新型双定子永磁电机的设计与研究    张东

基于有限元分析的双转子永磁风力发电机设计及研究    曹江华

超级电容器相关技术研究    刘志祥

双转式永磁无刷直流电动机的仿真研究与控制    储俊杰

移相控制零电压脉宽调制DC-DC全桥变换器的研究    王志刚

高压直流电源系统中DC/DC变换器的研究    刘福鑫

高功率密度电驱动系统研究    任鹏会

双转式永磁无刷直流电动机的无位置传感器控制的研究    葛明

基于超级电容的车辆制动能量回收系统的仿真研究    薛小军

盘式无铁心永磁同步电机磁场分析及磁钢结构优化    闫杰

基于超级电容的起重机能量管理系统的研究    王志冰

新型内外双转子感应电动机研究    白旭华

感应式电气变速器的电磁耦合与解耦控制    黄文祥;张千帆;崔淑梅;程远;

采用分体式双转子电机的混合动力系统的控制    陈星;苑士华;胡纪滨;彭增雄;魏宾;

基于模型预测控制车辆动力传输系统的研究    王中元;孙学强;郭磊魁;安宇;

混合动力汽车用永磁式电气变速器的构建(英文)    程远;Christophe ESPANET;Rochdi TRIGUI;Alain BOUSCAYROL;崔淑梅;

基于空间电压矢量细分和调制的永磁同步电机直接转矩控制    陆旦宏;金龙;张仰飞;章心因;

电动车辆新型电机应用分析    蒋建文;张承宁;武小花;王志福;

双转子电机及其在混合电动汽车中的应用    莫丽红;全力;朱孝勇;张涛;

基于双转子磁通切换电机的混合动力系统分析    邱海兵;全力;朱孝勇;莫丽红;陈云云;

混合动力汽车的双转子电机控制策略研究    孙建华;

轮胎式集装箱门式起重机节能技术研究综述    朱建学;付为刚;濮德璋;

混合动力汽车复合储能系统参数匹配与控制策略研究    于海芳

混合动力车用轴向—轴向磁通复合结构永磁同步电机的研究    赵静

混合动力车用径向—径向磁通复合结构永磁同步电机的研究    刘冉冉

基于磁阻式四端口机电能量变换器控制系统的研究    郑永龙

混合动力车用径向—径向磁通复合结构永磁同步电机的优化研究    于爽

离网型永磁同步风力发电机安全运行相关问题的研究    贾博

径向磁场调制型无刷双转子电机的研究    白金刚

液压挖掘机工作装置势能回收系统研究    林名润

交流变频起重机混合动力系统仿真研究    王丽

混合动力起重机系统控制算法研究    熊伟

起重机混合动力系统控制策略优化研究    辛聪

一种新型无铁芯电枢盘式电机的设计与分析    王小雷

旋挖钻机主卷扬下放势能回收的研究    方晓瑜

混合电动汽车的技术现状    杨为琛,孙逢春

电动车电池的开发现状及展望    毕道治

三相异步电机初始方案设计专家系统    胡虔生，蔡菊梅

影响汽车技术发展的两大因素──环境与能源    黄旭

不同混合动力电动轿车方案的比较与分析    张俊智,王丽芳

混合动力电动汽车结构分析    陈全世 ,杨宏亮 ,田光宇

基于无源性的异步电动机转速控制    陈峰,徐文立

基于改进节点法的异步电机仿真模型    翁海清,李崇坚,李发海,刘丛伟

丰田Prius混合动力电动汽车技术特征分析    殷德双,陈潼

美国复合动力电动汽车的发展计划    陈小复

金属带无级自动变速传动的关键问题研究    杨亚联

对转双转子永磁同步电动机电枢电抗的有限元计算    张凤阁;刘鑫;刘光伟;

永磁同步电机电感参数测量系统研究    武立国;温旭辉;赵峰;

装甲车辆电传动系统永磁同步电动机温度场仿真    李瀚飞;张豫南;颜南明;黄苏融;王双双;

考虑磁路饱和的永磁同步电机弱磁调速系统仿真    李计亮;高琳;孙慧芳;刘新正;梁得亮;邝俊生;

六自由度微动台热特性分析与散热设计    李广;张鸣;朱煜;段广洪;Masayoshi Tomizuka;

永磁同步电机改进无差拍电流预测控制    王宏佳;徐殿国;杨明;

高性能永磁同步电机伺服控制系统的设计与应用    王艾萌;张丽;李和明;

考虑饱和及转子磁场谐波的永磁同步电机模型    李景灿;廖勇;

基于磁链观测器的PMSM反馈解耦矢量控制系统    李景灿;廖勇;

用简易方法测定永磁同步电机的漏抗和同步电抗    叶东;李和明;施传立;郑廷海;

改进的永磁同步电机转子初始位置检测方法    郭农生;周元钧;

一种新颖的永磁同步电机直接转矩控制方法    盛义发;喻寿益;洪镇南;

无轴承永磁同步电机转矩和悬浮力直接控制    潘伟;许波;孙晓东;朱熀秋;

基于摩擦和扰动补偿的永磁同步电机伺服系统控制方法研究    周旋;李世华;

基于MapleSim的永磁同步电机矢量控制仿真    孙文军;阎慧;高永明;尹航;

负载未知时永磁同步电机的哈密顿控制方法    于海生;王海亮;赵克友;

永磁同步电机分数槽集中绕组的槽极数配合及磁动势    陈益广;

一种基于Lyaponov理论的永磁同步电机转矩控制方法    周京华;陈亚爱;刘坤;

永磁同步电机直接转矩控制系统的开关频率优化及其模糊控制    盛义发;喻寿益;洪镇南;高金生;

永磁同步电机的直接转矩控制及其数字仿真    徐艳平;曾光;申明;

滇东磷化工硫酸冷却系统技改出成效    陶学军 宁显俊

如何应用和维护蒸发冷却系统    秦岐

武钢轧后控制冷却系统运用新技术    邵春华

打造比B5纸还小的投影    杜菲

论述发动机温度高的判断及排除    侯春丽 李金强

兆胜空调推出国内首套低硫燃油冷却系统    记者 甘丰录

F2TP永磁同步电机掀起节能革命    张永法

永磁同步电机承担主牵引驱动    申军平　雷冬梅

汽油机冷却系统的保养    陈孝树

德尔福：创新型电子冷却系统降噪节能    刘小红

混合动力车用径向—径向磁通复合结构永磁同步电机的研究    刘冉冉

电动汽车用复合结构永磁同步电机的电磁和温升问题研究    刘勇

低速大转矩永磁同步电机及其控制系统    史婷娜

基于耗散哈密顿系统的永磁同步电机控制研究    裘君

基于载波频率成份法的永磁同步电机无位置传感器控制研究    于艳君

基于变磁阻磁场调节机理的永磁同步电机研究    李春艳

电动汽车用永磁同步电机设计方法及相关问题的研究    吴世华

高速永磁同步电机的损耗分析与温度场计算    江善林

永磁同步电机变频驱动鲁棒控制策略研究    张辉

基于自抗扰控制器的永磁同步电机伺服系统控制策略的研究及实现    刘清

混合动力电动汽车用四象限能量转换器的研究    刘冉冉

永磁同步电机自适应模糊控制的设计与分析    周丽娜

基于自适应模糊的永磁同步电机直接转矩控制    肖石伟

永磁同步电机伺服系统矢量控制的研究    张杰

基于直接转矩控制的永磁同步电机伺服系统研究    于中伟

双三相永磁同步电机直接转矩控制的研究    王铭

基于模糊控制的永磁同步电机无位置传感器驱动系统    肖杨柳

永磁同步电机无传感器矢量控制系统研究    黄盟芝

基于DSP对永磁同步电机直接转矩控制技术的研究    周林波

低速大转矩永磁同步电机控制系统研究    沈围