混合動力電動汽車用四象限能量轉(zhuǎn)換器的研究

【摘要】： 四象限混合動力系統(tǒng)是一種新穎的混合動力電動車(HEV)用驅(qū)動系統(tǒng),基于其緊湊的結(jié)構(gòu)和優(yōu)良的混聯(lián)式混合動力系統(tǒng)性能,成為HEV領(lǐng)域最有競爭力的理想系統(tǒng)之一。本文針對四象限混合動力系統(tǒng)中的核心部件——四象限能量轉(zhuǎn)換器(4QT)進行了以下幾個方面的研究。 首先,建立了徑向磁通結(jié)構(gòu)4QT的磁路模型,以此為依據(jù)分別進行了磁場解析和電磁轉(zhuǎn)矩解析,并進一步討論了4QT定子電機(SM)和雙轉(zhuǎn)子電機(DRM)的磁耦合問題,得出了定子電機和雙轉(zhuǎn)子電機耦合程度很小的結(jié)論。 采用“電勢法”對4QT樣機的電感參數(shù)進行了計算,為了包含交叉磁化現(xiàn)象對直、交軸電感的影響,對傳統(tǒng)的兩軸電機模型進行了修正,并引入了交叉耦合電感參數(shù)。同時還討論了渦流對電感的影響。計算結(jié)果與實驗數(shù)據(jù)達到了較好的一致性,證明了計算方法的正確性。 對4QT樣機進行了熱分析,建立了二維有限元仿真模型并進行了不同負載下溫度場的計算。仿真結(jié)果與實驗數(shù)據(jù)達到了很好的一致性,驗證了仿真的有效性。 最后,對4QT樣機的冷卻系統(tǒng)進行了研究。討論了風(fēng)冷和水冷對4QT樣機不同部件的冷卻效果問題,給出了冷卻系統(tǒng)的修正依據(jù)并進行了新的設(shè)計。對兩種冷卻系統(tǒng)進行了比較,結(jié)果驗證了新的冷卻系統(tǒng)冷卻效果的改善。同時基于仿真討論了冷卻流體參數(shù)對4QT樣機冷卻效果的影響,根據(jù)該方面的分析為合理選擇冷卻流體參數(shù)提供了依據(jù)。 【關(guān)鍵詞】：四象限能量轉(zhuǎn)換器(4QT) 永磁同步電機 電感參數(shù) 熱分析 冷卻系統(tǒng)
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2006
【分類號】：U463.4;U469.72
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 緒論10-19
• 1.1 課題背景10-11
• 1.2 國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r11-14
• 1.2.1 混合動力電動汽車的發(fā)展概況11-13
• 1.2.2 四象限混合動力系統(tǒng)的提出及研究現(xiàn)狀13-14
• 1.3 四象限混合動力系統(tǒng)及其關(guān)鍵部件概述14-18
• 1.3.1 四象限混合動力系統(tǒng)的組成及運行原理14-15
• 1.3.2 四象限混合動力系統(tǒng)的運行模式15-16
• 1.3.3 四象限混合動力系統(tǒng)的特點16-17
• 1.3.4 四象限能量轉(zhuǎn)換器17-18
• 1.4 本文研究內(nèi)容18-19
• 第2章 徑向磁通結(jié)構(gòu)四象限能量轉(zhuǎn)換器的解析分析19-34
• 2.1 徑向磁通結(jié)構(gòu)四象限能量轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)19-21
• 2.1.1 永磁同步電機轉(zhuǎn)子磁路結(jié)構(gòu)概述19-20
• 2.1.2 四象限能量轉(zhuǎn)換器外轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的選擇20-21
• 2.2 徑向磁通結(jié)構(gòu)四象限能量轉(zhuǎn)換器的磁場解析21-25
• 2.2.1 外轉(zhuǎn)子上兩個磁動勢源方向相同時的磁場解析21-23
• 2.2.2 外轉(zhuǎn)子上兩個磁動勢源方向相反時的磁場解析23-25
• 2.3 四象限能量轉(zhuǎn)換器的電磁轉(zhuǎn)矩解析25-33
• 2.3.1 電磁轉(zhuǎn)矩解析式的推導(dǎo)25-27
• 2.3.2 四象限能量轉(zhuǎn)換器的電磁轉(zhuǎn)矩表達式27-30
• 2.3.3 四象限能量轉(zhuǎn)換器電磁轉(zhuǎn)矩的定性分析30-33
• 2.4 本章小結(jié)33-34
• 第3章 四象限能量轉(zhuǎn)換器樣機及電感參數(shù)研究34-48
• 3.1 四象限能量轉(zhuǎn)換器樣機34
• 3.2 電感參數(shù)的計算方法34-36
• 3.2.1 電感參數(shù)的常用計算方法概述34-35
• 3.2.2 直、交軸之間的交叉磁化現(xiàn)象及交叉耦合電感35
• 3.2.3 永磁同步電機修正的兩軸模型35-36
• 3.2.4 電勢法求取電感參數(shù)36
• 3.3 四象限能量轉(zhuǎn)換器樣機的電感參數(shù)計算36-42
• 3.3.1 電感參數(shù)計算依據(jù)的矢量圖及電勢平衡方程式37-38
• 3.3.2 電感參數(shù)計算的基本過程38-40
• 3.3.3 空載和負載反電動勢的計算40-42
• 3.4 四象限能量轉(zhuǎn)換器樣機的電感計算結(jié)果及分析42-47
• 3.4.1 計算值與測量值的比較42-43
• 3.4.2 直、交軸磁路飽和情況的討論43-45
• 3.4.3 交叉磁化現(xiàn)象的討論45-47
• 3.5 本章小結(jié)47-48
• 第4章 四象限能量轉(zhuǎn)換器樣機的熱分析與仿真48-59
• 4.1 電機溫升的一般計算方法概述48-49
• 4.2 四象限能量轉(zhuǎn)換器樣機熱分析的有限元仿真模型49-50
• 4.3 四象限能量轉(zhuǎn)換器樣機的熱參數(shù)50-56
• 4.3.1 熱源50-51
• 4.3.2 材料和介質(zhì)的導(dǎo)熱系數(shù)51-52
• 4.3.3 對流換熱中流體的平均溫度和表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)52-56
• 4.4 四象限能量轉(zhuǎn)換器樣機的仿真結(jié)果分析及與實驗對比56-58
• 4.4.1 熱分析有限元模型的仿真結(jié)果56-57
• 4.4.2 定子電機繞組溫度仿真結(jié)果與實驗數(shù)據(jù)的比較57
• 4.4.3 雙轉(zhuǎn)子電機繞組溫度仿真與實驗值的比較57-58
• 4.5 本章小結(jié)58-59
• 第5章 四象限能量轉(zhuǎn)換器樣機冷卻系統(tǒng)的研究59-69
• 5.1 電機冷卻系統(tǒng)概述59-60
• 5.2 四象限能量轉(zhuǎn)換器樣機原來冷卻系統(tǒng)的分析60-61
• 5.3 冷卻系統(tǒng)修正依據(jù)及新的設(shè)計61-63
• 5.3.1 定子電機中風(fēng)冷槽的有無對定子繞組溫度的影響分析61-62
• 5.3.2 水冷槽形狀的修正原則62
• 5.3.3 水冷槽分布數(shù)目對定子繞組溫度的影響分析62-63
• 5.3.4 冷卻系統(tǒng)新的設(shè)計63
• 5.4 兩種冷卻系統(tǒng)的比較63-65
• 5.5 雙轉(zhuǎn)子電機風(fēng)冷效果的仿真與分析65-68
• 5.5.1 風(fēng)速對內(nèi)轉(zhuǎn)子線圈溫度的影響65-67
• 5.5.2 風(fēng)溫對內(nèi)轉(zhuǎn)子線圈溫度的影響67-68
• 5.6 本章小結(jié)68-69
• 結(jié)論69-70
• 參考文獻70-74
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文74-77
• 致謝77

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