新能源汽车新型电机的设计及弱磁控制PDF电子书下载

第1章 新能源汽车的电动化技术 1

1.1 新能源汽车电动化及新型电机 1

1.1.1 新能源汽车电驱动系统 1

1.1.2 新能源汽车电驱动中的电机选择 3

1.2 新能源汽车电动化的关键技术 7

1.2.1 车用电机及系统的技术要求 7

1.2.2 车用电机的驱动特性及控制方法 9

1.3 内置式永磁同步电机的结构 11

1.3.1 表面式永磁电机转子结构 11

1.3.2 内置式永磁电机转子结构 12

1.3.3 多层内置式永磁转子及与凸极率的关系 14

1.3.4 内置式永磁电机的定子绕组拓扑结构 15

1.4 新能源汽车电控采用的弱磁控制技术 16

1.4.1 弱磁控制的电压、电流限制圆轨迹 16

1.4.2 弱磁运行的三个运行区 20

1.5 新能源汽车电动化的电机及控制器的挑战 22

参考文献 23

第2章 内置式永磁同步电机的数学模型 26

2.1 内置式永磁同步电机线性模型 26

2.1.1 旋转坐标系下的永磁同步电机模型 26

2.1.2 旋转坐标系下的dq轴电感的计算 30

2.1.3 永磁体磁链的计算 38

2.1.4 损耗的计算 40

2.1.5 功率、转矩及效率的计算 45

2.2 考虑饱和的内置式永磁同步电机非线性模型 46

参考文献 51

第3章 内置式永磁同步电机的有限元建模及参数模型 53

3.1 有限元法及有限元设计软件 53

3.1.1 有限元法简介 53

3.1.2 Ansoft Maxwell简介 53

3.2 内置式永磁同步电机的有限元建模 54

3.3 内置式永磁同步电机瞬态场有限元分析 56

3.3.1 55kW内置式永磁同步电机的参数设计及建模 56

3.3.2 电流控制角、转矩、转速和功率特性分析 56

3.3.3 内置式永磁电机磁路饱和特性有限元分析 58

3.4 有限元计算电感参数模型 61

3.4.1 解耦的线性和非线性电感计算模型 61

3.4.2 考虑交叉耦合的电感计算模型 63

3.4.3 修正的考虑交叉耦合的电感计算模型 66

3.5 非线性电感模型对电机输出性能影响分析 68

3.6 四种电感参数模型对电机输出性能影响的比较分析 72

参考文献 74

第4章 内置式永磁同步电机优化设计 75

4.1 新能源汽车车用电机的设计要求 75

4.2 电机定子几何尺寸和极对数确定 78

4.3 永磁体转子拓扑结构的优化 79

4.3.1 永磁体的设计 79

4.3.2 内置式永磁体分段结构设计 81

4.3.3 内置式永磁体V形与？形结构设计 81

4.4 定子绕组的优化 83

4.4.1 定子绕组的设计 83

4.4.2 适合的分数槽定子绕组 84

4.5 五种永磁体拓扑结构的电机性能比较 88

4.5.1 五种永磁转子结构电机的性能比较 88

4.5.2 五种永磁转子电机的退磁特性分析 102

4.5.3 V字形多层永磁体结构的优化设计 104

4.6 不同型号钕铁硼永磁体材料的优化设计 109

4.6.1 永磁体材料的选择 109

4.6.2 五种永磁材料在不同温度下转矩性能比较 112

4.6.3 电机损耗及效率比较 117

4.7 抑制齿槽转矩和纹波转矩的方法 118

4.7.1 齿槽转矩的抑制 118

4.7.2 优化永磁转子结构抑制纹波转矩 124

4.8 设计结果及分析 128

4.8.1 设计结果 129

4.8.2 性能分析 130

4.9 样机制作及测试 139

参考文献 144

第5章 分数槽集中绕组内置式永磁电机 147

5.1 分数槽集中绕组表贴式永磁电机 147

5.2 分数槽绕组的特征与约束条件 149

5.3 槽极配合的优化 153

5.4 分数槽集中绕组对转矩脉动影响的研究 155

参考文献 160

第6章 内置式永磁同步电机控制策略研究 162

6.1 弱磁控制的定子电流矢量轨迹图 162

6.2 电流控制策略 163

6.2.1 单位电流最大转矩控制（MTPA）方程 163

6.2.2 弱磁控制（Flux-Weakening）方程 164

6.3 电机参数对控制性能影响分析 165

6.3.1 电感参数分析 165

6.3.2 参数变化对电机输出性能的影响 167

6.4 内置式永磁同步电机控制系统建模及控制算法 168

6.4.1 具有磁路饱和特性的内置式永磁同步电机建模 168

6.4.2 电压空间矢量PWM模型实现 168

6.4.3 基于SVPWM的永磁电机电流矢量控制算法 170

6.4.4 基于SVPWM的内置式永磁电机电流矢量控制仿真实现 172

6.5 提高内置式永磁电机驱动系统性能的控制方法——参数辨识方法 177

6.5.1 不考虑电机磁路饱和影响的控制仿真 177

6.5.2 非线性插值补偿磁路饱和影响的系统仿真 180

6.5.3 在线参数估计模型补偿磁路饱和影响的控制系统仿真 182

6.6 内置式永磁电机控制系统硬件设计 186

6.6.1 硬件系统设计 186

6.6.2 控制算法软件设计 190

6.6.3 系统调试及实验结果 194

参考文献 199

第7章 永磁同步电机在新能源汽车中的应用及发展 200

7.1 永磁电机在新能源汽车中的应用实例 200

7.2 各种新型电机在新能源汽车中的应用 205

7.3 永磁材料及永磁同步电机的发展思考 210

参考文献 217