开关磁阻电机多目标协同优化设计
宋受俊;葛乐飞;张蔓
【摘要】针对开关磁阻电机存在多变量、强耦合、高非线性等特点以及传统方法
较难快速而准确地获得其最优设计方案的问题，引入了多目标协同优化设计方法。对协同优化算法进行了改进，提出了新型动态松弛因子法以及最优保留策略，在保证算法收敛性的同时，提高了其收敛速度及精度。以效率及转矩脉动为目标，利用改进型协同优化算法对开关磁阻电机的初始设计方案进行了优化，得到了关键几何尺寸和控制参数的全局最优取值。针对优化方案功率密度和热负荷较高的问题，设计了一个定、转子双水冷系统，并通过集中参数热网络模型证明了电机主要部位温度在工程允许范围之内。分析结果表明，改进型协同优化算法的引入达到了提升电机效率并降低其转矩脉动的目的。%Switched reluctance machine( SRM) has multi-variable, strong coupling and highly nonlinear characteristics, and it’ s not easy to find optimal design scheme quickly and accurately by traditional methods. To solve this problem, multi-objective collaborative optimal design method was introduced. Col-laborative optimization algorithm was improved, and novel dynamic relaxation factor method and elitist strategy were proposed to enhance the convergence speed and accuracy of the algorithm with guarantee of its convergence. Improved collaborative optimization algorithm was used to optimize the efficiency and torque ripple of the initial design scheme of SRM, and the global optimum values of key geometric dimen-sions and control parameters were obtained. According to the high power density and thermal load of
the optimal scheme, a stator and rotor dual water cooling system was
designed. By using lumped parameter thermal network model, the temperatures of some important parts of SRM were verified to be acceptable for practical applications. The results of analysis show that application of improved collaborative optimiza-tion algorithm can increase the efficiency of the machine and decrease its torque ripple simultaneously.【期刊名称】《电机与控制学报》
【年(卷),期】2015(000)001
【总页数】8页(P68-75)
【关键词】磁阻电机;多目标优化;协同算法;动态松弛法;最优保留策略;水冷系统;热网络模型
【作者】宋受俊;葛乐飞;张蔓
【作者单位】西北工业大学自动化学院，陕西西安710072;西北工业大学自动化学院，陕西西安710072;西北工业大学自动化学院，陕西西安710072
【正文语种】中文
【中图分类】TM352
作为一种极具竞争力的新型机电一体化设备，开关磁阻电机（SRM）具有结构简单坚固、调速范围宽、起动转矩大、控制灵活、可靠性较高、成本较低以及适应恶劣环境等诸多性能优势［1］，在航空工业［2］、电动汽车［3］、新能源发电［4］、伺服系统［5］，家用电器［6］等领域具有巨大的发展潜力和广阔的应用前景。然而，较低的运行效率、显著的转矩脉动极大地限制了SRM的进一步应用及推广。如何快速而准确地对其进行优化设计及控制以突破技术瓶颈，一直是国内
外学者研究的热点问题。
开关型供电模式以及铁心磁密的高度饱和使得SRM驱动系统具有多变量、强耦合、高非线性等特点，给设计及控制造成了较大的困难［7－8］。国内外学者在该领
域做了大量的工作，取得了显著进展，有效提升了SRM的性能［9－11］，部分
学者在其工作中引入了优化思想［12－14］，为SRM的设计提供了新途径。
协同优化算法（COA）是由斯坦福大学的Ilan M.Kroo等学者提出的，非常适用
于求解多学科复杂优化问题，在航空航天［15］、电力传输［16］、生产配送［17］等领域得到了广泛应用。
SRM的优化设计过程涉及到效率、转矩脉动等多个目标以及几何尺寸、控制参数
等多个变量，是一个复杂的多维优化问题，而COA是一种层级优化思想，可以通过学科划分有效降低所求解问题的复杂度。另外，研究发现SRM优化可以转化为只有定、转子极弧耦合的优化问题，而COA非常适用于求解学科内变量远远多于学科间耦合变量的松散耦合问题。
本文在SRM的优化设计及控制中引入了COA，在一定的优化目标及约束下，得
到了关键几何尺寸和控制参数的全局最优解，在保证外形尺寸不变的前提下，提高了效率，减小了转矩波动，从而验证了方法的有效性，显示了其性能优势。
除电磁特性外，热特性是电机设计中需要考虑的另一个重要方面。本文通过热特性分析发现所得优化方案的热负荷较高，温升较大，有必要设计散热系统。
目前，电机热特性分析方法主要分为数值法和解析法两类。有限元法（FEM）是
数值法的代表［11］，三维FEM的准确度较高，但处理过程复杂，计算量大，较为耗时。集中参数热网络法（LPTN）是最常使用的热特性解析计算方法［18］，与FEM相比，LPTN能够在保证相当精度的同时，提高计算速度，且具有较强的
灵活性。
本文设计了一个定、转子双水冷系统，并利用LPTN对优化方案进行了校核，结
果证明电机各主要部分的温度均在工程允许范围之内。
COA是一种按学科对复杂问题进行分解、协调以及综合优化的方法，其基本思想
为将复杂问题分解成一个系统级优化问题和若干个学科级优化问题，首先通过各学科的独立并行运算，在满足各自局部约束的前提下实现自身优化。而后，学科级优化结果和约束信息被反馈至系统级，并通过系统级优化使学科间的不一致性达到最小。经过多次迭代，直到达到最大优化代数或连续几代适应度值的均方差小于某一个正实数，最终得到一个符合学科间一致性约束的系统最优解。其算法框架如图1所示。其中，F（Z）为系统级目标函数，Z为系统级优化变量构成的向量，Zj为
系统级第j维优化变量;Ji（Z）为系统的第i个约束条件，亦即第i个学科的目标函数;gi（Xi）为第i个学科的约束条件，Xi为由第i个学科中的优化变量构成的向量，Xij为第i个学科中的第j维优化变量;M为系统级优化变量的维数，N为划分的学
科数;αij为一个系数，若第i个学科的第j维变量与系统变量耦合，则其值为1，
反之为0。
在传统COA中，由于系统级一致性约束函数与优化变量没有直接关系，导致系统级约束函数可能是非光滑的，甚至是不连续的，而且可能产生局部最优，降低了算法的鲁棒性。国内外学者对此提出了多种改进方法，如系统级敏感度法、响应面法、近似子空间法、松弛约束法等。其中松弛约束法是较常用的方法，但松弛因子ζ的选取具有主观性，缺少理论依据。ζ值太小，减小了可行解的搜索范围，太大又会使一致性约束失去意义。文献［19］提出了一种动态松弛算法，并对动态松弛因
子的选取方法进行了研究;文献［20］采用“或”逻辑把两个学科中以为半径的搜
索空间叠加在一起，在一定程度上增强了COA的全局搜索能力。但上述方法均只适用于两个学科，而且两个学科之间的维数必须相等。在实际应用中，学科往往是3个以上的，并且学科之间维数不一定相等，对此本文提出了一种新型的动态松弛因子法。
在COA中，系统级优化可描述为
在松弛算法中，引入松弛因子ζ，使系统级优化中的等式约束变为不等式约束，扩大搜索区间。
传统松弛算法中，各个约束条件的松弛因子ζi取值相等，这在各约束条件自变量
维数相等的情况下是合理的，而对于不同维数的学科取相同的松弛因子，会导致各学科间优化的不平衡。COA是解决自变量松散耦合的优化算法，各约束条件下的
自变量维数一般不会相等，因此需要根据自变量的维数来分配松弛因子，在本文所提出的改进算法中，ζi是维数与离散程度的函数。
系统级的搜索空间为如下约束条件的解集。
就几何意义而言，系统级优化问题的搜索空间球心，以为半径的超球在空间的交集。这就要求任意两球心的距离不大于两球半径之和，即
其中，p、q分别为两个学科与系统耦合的维数。
由式（6）可知，第i个学科松弛因子的均方根必须满足
该结果与文献［19］相同，故本文所提出的方法是文献［19］方法的推广，通用
性更强。
大量的理论研究及工程实践表明，COA本身是收敛的，但在系统或学科级无法得
到最优解时，COA也可能发散。因此，选用合适的系统和学科级优化算法对保证COA的收敛性有很大作用。本文采用粒子群算法，它具有计算简单、收敛速度快、鲁棒性强等优点。任何一种算法在大量的计算中都只能以一定概率获得最优解，为了保证算法的收敛性，本文引入了最优保留策略，即如果本代的优化结果不比上代更优，则用上代结果替换本代。另外，当最优解处于约束条件的边界时，由于一致性约束，有可能出现学科级优化结果满足约束条件，而系统级不满足。为了避免这种情况，本文在系统级优化中将所有的约束条件作为罚函数。图2所示为本文所
提出的改进型粒子群COA的流程图。
为了验证改进型COA的优化能力，本文利用经典优化问题——压力容器优化设计对算法进行了测试。图3所示为用于存放压缩气体的压力容器，它由位于两头的
锻压半球帽和中间的轧钢圆筒组成，各部件通过焊接连成一个整体。
以制造成本最小为优化目标，制造成本包括材料、锻造和焊接成本，优化变量为半球帽厚度Th、圆筒厚度Ts、圆筒内半径R和圆筒长度L，而约束条件则遵照美国机械工程师学会（ASME）制定的锅炉和压力标准设置。该优化问题的数学描述为需要指出的是，由于压力容器各部件均由厚度为0.062 5的钢材叠压而成，所以
Th和Ts都必须是0.062 5的倍数。
本文在求解该问题时以式（9）作为目标函数
其中，系数a、b的值分别取决于是否满足动态松弛因子要求以及优化问题本身的约束条件，如果满足则取0，反之取一个大的正实数，以达到惩罚的目的。
图4给出了优化过程中目标函数值以及各优化变量的变化曲线，可见改进型COA
的收敛速度快且稳定，通过优化使得压力容器的制造成本降低至6 071.8，此时
x1=0.812 5，x2=0.437 5，x3=42.098 4，x4=176.637 2。图5给出了采用传
统COA的优化结果，其成本为6 112。对比可见，改进型COA在收敛速度、稳
定性和优化结果质量方面均要优于传统COA，从而验证了本文所提出改进方法的
有效性。
文献［21］给出了采用粒子群算法（PSO）、高斯粒子群算法（GPSO）、粒子群－文化算法（PSOCA）以及高斯粒子群－文化算法（GPSO－CA）4种方法对同
一压力容器优化设计问题的求解结果，分别为8 329.490 8、7 781.111 0、6 201.473 7以及6 112.561 9，本文所提出的改进型COA所得制造成本比这4种
方法都要低，从而进一步证明了其性能优势。
本文首先对一个3相6/4极SRM进行了初始设计，指标如下:电压Vs=270 VDC，额定转速n= 27 000 r/min，额定功率PN=30 kW，额定效率η= 80%。在设计
之前，图6给出了主要尺寸的几何意义。
本文的初始设计主要基于SRM的输出方程［22］，如式（10）所示。
其中:Dr为转子外径;Lstk为铁心叠长;B为磁负荷，此处取0.4 T;A为电负荷，此处取28 000 A/m;ki、km为电流系数，此处取ki=0.5、km=0.8;Pem为电磁功率，其估算式为
引入细长比，对于SRM而言，一个典型取值为λ=1，即Dr=Lstk。由上述公式可以求出Dr=Lstk=74 mm，则转子外半径rr=74/2=37 mm。利用定、转子外径
的比值Dr/Ds可以求得定子外径，对于三相6/4极SRM而言，可取Dr/Ds=0.5，进而求得定子外径Ds=148 mm，则定子外半径rs= 148/2=74 mm。至此已求
出SRM的主要几何尺寸，图6中其他尺寸以及每极相绕组匝数的求取方法可参见文献［22］，最终得到每极相绕组匝数为10。根据以上计算结果，同时考虑实际加工水平，最终确定的尺寸取值如下:rs=74 mm，ys=12.5 mm，ds= 24.2 mm，g=0.3 mm，rr=37 mm，dr=9.7 mm，yr= 13.3 mm，rsh=14 mm，ts=19.3 mm，tr=20.4 mm，Lstk=74 mm。
本文采用角度位置法（APC）对SRM进行控制，其中开通角θon和关断角θoff
的取值计算为
其中:θu为非对齐角位置，记为45°;Nr为转子极数; βr为转子极弧。
本文利用自行开发的SRM性能计算软件对初始方案进行了核算，该软件首先通过等效磁路法和磁共能法获得SRM在某些特定转子位置下的电磁特性，继而利用分段解析法对特性进行表示，最后调用Matlab仿真模型得到电机效率、转矩脉动等性能指标。该软件已经过反复测试，其计算误差在工程允许范围之内。经过核算，在额定转速下，初始设计方案的输出转矩为9.3 N·m，输出功率为26 kW，效率
为81.4%，转矩脉动系数为1.344 6。可见，初始方案的性能基本满足指标要求，不足在于输出功率稍低，效率偏低，且转矩脉动系数较大。
SRM的尺寸参数众多，且与电机性能的关系较为复杂，有必要分析它们对电机效率、转矩脉动等的影响模式，进而为优化提供理论依据。在电机外形尺寸不变的前提下，经过理论分析及大量仿真发现下列尺寸对电机的效率具有较大影响:定子轭
高ys，转子外径rr，定子极弧βs和转子极弧βr。另外，βs和βr的取值还会影响转矩脉动。
基于上述研究结果，本文从提高效率、减小转矩脉动的角度出发，对SRM的关键尺寸及控制参数进行优化，优化前提是电机外形尺寸Ds和Lstk不变，并引入如
下约束条件:对于给定功率与转速的电机，电负荷A与磁负荷B越高，则电机的主要尺寸越小，材料越省，但损耗及温升越高。综合考虑电机的工况以及散热条件，一般可以选取15 000 A/m≤A≤50 000 A/m，0.3 T≤B≤0.6 T。定子绕组的电流
密度J主要用于限制电机的铜耗和温升，考虑到SRM的双凸极结构以及定子集中式绕组，其电流密度可以取的高一些，本文取J≤10 A/mm2。定子极最大磁密Bps越大电机铁耗越大，综合考虑所选电机材料的磁化特性曲线与电机损耗，本文取Bps≤1.8 T。需要说明的是，由于本文旨在设计一个高功率密度电机，所以约
束条件的上限值均较大。
为了在优化时兼顾电机效率和转矩脉动，将目标函数设为
其中:eff为效率;Tr为转矩脉动系数;k的取值可根据优化指标要求以及eff和Tr的
范围确定。
1）几何尺寸优化
根据约束条件，将问题划分为两个学科，学科1只包含βs和βr2个优化变量，而学科2则包含rr、rs1、βs和βr四个优化变量，其中rs1=rs－ys为定子内径。图7给出了几何尺寸优化的算法框架。
图8给出了几何尺寸多目标优化的结果，可见优化后的目标函数值为24.82，此时的电机效率为87.7%，转矩脉动系数为1.17，功率为32.6 kW。与初始设计相比，
本次优化在一定程度上提高了电机效率，减小了转矩脉动，但效果不是特别明显，主要原因在于在外形尺寸及电、磁负荷等的约束下，只对几何尺寸进行优化，性能的上升空间有限。
2）几何尺寸及控制参数综合优化
众所周知，开关磁阻电机的性能同时受到几何尺寸和控制参数的影响，为了得到系统级的最佳设计方案，应该同时对两者进行优化。在综合优化中仍分为2个学科，与几何尺寸优化不同之处在于学科2增加了2个优化变量，开通角θon以及关断角θoff。
图9给出了综合优化的结果，优化后的目标函数值为3741.9，此时电机效率为89.15%，转矩脉动系数为0.688，功率为31.3 kW。可见，综合优化可以得到比
几何尺寸单一优化性能更好的设计方案，效率进一步提高的同时，较大地减小了转矩脉动。综合优化结果即作为本文电磁优化设计的最终方案。需要说明的是，在实际加工时还需根据公差对部分尺寸进行微调，但不会影响电机性能。
虽然上述综合优化设计方案的性能较初始设计方案有较大提升，但由于其功率密度及热负荷较高，若无冷却系统则难以工程实现。根据电机的损耗及绕组温升情况，本文设计了一个定、转子双水冷系统，并通过集中参数热网络法对增加冷却系统后电机各主要部位的温度进行了核算。图10给出了带有冷却系统的SRM截面图，
图中阴影部分为所设计水冷系统的水槽。为了降低水冷系统对电机电磁特性的影响，定子水槽位于电机定子外围的铝壳内，半径r1=6 mm，数量为n=20，并且两两
构成一个冷却回路。转子冷却系统的水槽则直接开在电机轴的中心，为了兼顾轴的刚性，半径r2=4 mm，水的流速为1 m/s。
图11所示为带冷却系统SRM的集中参数热网络模型，图中热阻R1～R45的计算方法可参见文献［2］，由该模型计算得到的电机各主要部位的温度如下:定子齿127℃，定子轭104℃，转子齿126℃，转子轭110℃，绕组115℃。由此可见，
增加定、转子双水冷系统之后，SRM各部位的温度均在工程允许范围之内，且此
时冷却水的温度低于80℃。需要说明的是，额定工况下，所设计SRM内的铁耗
远大于铜耗，且定子水冷系统对绕组散热效果较好，因而定转子齿的温度要稍高于绕组温度。另外，由于采用了转子水冷，在应用中必须采取一定的动密封措施。
本文针对SRM自身特点以及设计中存在的问题，引入COA对一个3相6/4极SRM进行了优化设计和控制。提出了一种新型动态松弛因子法以及最优保留策略，提高了COA的收敛速度、稳定性及优化质量，并通过压力容器优化设计问题对改进型COA的有效性和性能优势进行了验证。在一定的性能要求及约束下，利用改进型COA对SRM的初始设计方案进行了优化，提高效率的同时，较大的减小了
转矩脉动。针对优化方案热负荷及温升较高等问题，设计了一个定、转子双水冷系统，使电机各主要部位的温升在工程允许范围之内。本文的工作可以为SRM优化设计及控制，尤其是整个SRM驱动系统的多学科、系统级优化设计提供参考。
葛乐飞（1992—），男，硕士研究生，研究方向为开关磁阻电机优化设计;
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燃料电池汽车混合动力系统参数匹配和优化 燃料电池作为车用动力电源有效率高、污染小、动力传动系统结构简单等诸多优点，但在实际使用中也存在一些问题。 （1)燃料电池的输出特性偏软，作为车用电源，无法满足负载频繁剧烈的变化，因此必须在电机控制器和燃料电池之间增加必要的功率部件进行阻抗匹配。 （2)车用燃料电池作为单一电源其启动时间长，动态响应速度较慢，无法满足车辆运行过程中负载的快速变化需求；燃料电池功率密度较低、成本高，若仅以燃料电池满足峰值功率需求，势必会造成整备质量和成本的增加；无法吸收回馈能量，不能实现制动能量的回收。 在燃料电池发动机(FCE)和电机控制器之间增加峰值功率系统(PPS)，不仅可以吸收回馈能量、降低成本，而且可以弥补FCE启动时间长、动态响应差的缺点。采用这种结构的动力系统称为燃料电池混合动力系统。
“燃料电池+动力蓄电池”是目前研发的燃料电池混合动力系统主要构型，主要有如图1所示4种结构。结构(a)、(b)和(c)中，燃料电池和驱动系统都是间接连接，可以在一些特定条件下的场地车上使用，但受目前燃料电池技术水平的限制，这3种动力系统结构难以在功率需求和功率波动都比较大的车型上实现。结构(d)的优点是：蓄电池可回收再生制动的能量和吸收燃料电池富裕的能量；蓄电池组作为燃料电池发动机的输出功率平衡器，调节燃料电池发动机的效率和动态特性，改善整车燃料经济性，提高动态响应速度。 图1 燃料电池混合动力系统结构 对于本文所研究的燃料电池汽车，其车型的整车参数及动力性指标如表1所示。
表1 整车参数和设计性能要求 2 燃料电池混合动力系统参数匹配 2.1 电机参数设计 目前，可用作车用驱动电机的有直流电机、交流感应电机、永磁同步电机、直流无刷电机、开关磁阻电机等。交流异步电机由于结构简单、坚固且控制性能好，被欧美国家广泛采用。永磁同步电机和直流无刷电机能量密度和效率较高，在日本得到广泛使用。开关磁阻电机使用较少。 电机是燃料电池汽车驱动的唯一动力，需要满足起步、怠速、加速、匀速、减速、爬坡等工况的要求。通常适用于电动车辆使用的电机外特性如图2所示。在额定转速n N以下，以恒转矩模式工作，在额定转速n N以上，以恒功率模式工作。相应电机的参数选择包括：电机额定功率P N、电机最大功率P max、电机额定转速n N和电机最高转速n max。
开关磁阻电机发展概况 1 发展简介 开关磁阻电机(Switched Reluctance Motor, SRM)最早可以追溯到1970年，英国Leeds大学步进电机研究小组首创一个开关磁阻电机雏形。到1972年进一步对带半导体开关的小功率电动机(10w～1kw)进行了研究。1975年有了实质性的进展，并一直发展到可以为50kw的电瓶汽车提供装置。1980年在英国成立了开关磁阻电机驱动装置有限公司(SRD Ltd.)，专门进行SRD系统的研究、开发和设计。1983年英国(SRD Ltd.)首先推出了SRD系列产品，该产品命名为OULTON。1984年TASC驱动系统公司也推出了他们的产品。另外SRD Ltd. 研制了一种适用于有轨电车的驱动系统，到1986年已运行500km。该产品的出现，在电气传动界引起不小的反响。在很多性能指标上达到了出人意料的高水平，整个系统的综合性能价格指标达到或超过了工业中长期广泛应用的一些变速传动系统。下表是当时对几种常用变速传动系统各项主要经济指标所作的比较。成本 1.0 1.5 1.0 美国、加拿大、南斯拉夫、埃及等国家也都开展了SRD系统的研制工作。在国外的应用中，SRD一般用于牵引中，例如电瓶车和电动汽车。同时高速性能是SRD的一个特长的方向。据报道，美国为空间技术研制了一个25000r/min、90kW的高速SRD样机。我国大约在1985年才开始对SRD系统进行研究。SRD系统的研究已被列入我国中、小型电机“八五”、“九五”和“十五”科研规划项目。华中科技大学开关
磁阻电机课题组在“九五”项目中研制出使用SRD的纯电动轿车，在“十五”项目中将SRD应用到混合动力城市公交车，均取得了较好的运行效果。纺织机械研究所将SRD应用于毛巾印花机、卷布机，煤矿牵引及电动车辆等，取得了显著的经济效益。 从上世纪90年代国际会议的上有关SRD系统的文章来看，对SRD系统的研究工作已经从论证它的优点、开发应用阶段进入到设计理论、优化设计研究阶段。对SR电机、控制器、功率变换器等的运行理论、优化设计、结构形式等方面进行了更加深入的研究。 2 SRD系统的特点 SR电机系统具有一些很有特色的优点: (1)电机结构简单、坚固、制造工艺简单，成本低，可工作于极高转速;定子线圈嵌放容易，端部尺寸短而牢固。工作可靠，能适用于各种恶劣、高温甚至强振动环境;
无刷直流电机直接转矩控制系统的优化设计 方案涉及到优化目标函数的构造问题，其中不同的控制性能对应于不同的权值系数，确定合适的系数也不是一项简单任务。 本文提出了一种基于多目标克隆选择算法的模糊控制器的优化设计方法，并应用于无刷直流电机直接转矩控制系统。其设计思想是采用优化后的模糊控制器取代原先转速环中的PID 调节器，并且采用无磁链滞环的直接转矩控制结构。实验结果表明所得到的无刷直流电机控制系统具有较强的自适应性和良好的控制性能。同时由于是利用优化算法来确定和优化控制器的参数，因而可应用于那些无法借鉴和获取专家经验的场合。 1无刷直流电机直接转矩模糊控制系统 1.1无刷直流电机的数学模型 无刷直流电机常采用两相导通星形连接方式，为了简化计算和便于分析，常采用如下的假定条件： 1）转子的磁阻大小不随旋转位置的变化而改变，并满足三相定子绕组完全对称; 2）电枢的绕组是均匀连续分布的; 3）磁路无饱和，且忽略磁滞损耗及涡流损耗。 基于以上的假设，可得到无刷直流电机的三相对称电压方程。式中：uA，uB，uC为电机的三相定子绕组的相电压值;iA，iB，iC为定子绕组的3个相电流值;L和M则分别为定子绕组的自感和互感值;eA，eB，eC为三相定子绕组中的反电动势。 1.2无刷直流电机直接转矩控制系统 控制系统采用双闭环控制结构，其中外环为转速控制环，并且采用模糊控制器作为其转速控
制器;而内环则为转矩控制环，并仍然采用传统的滞环调节器作为内环控制器。图1为控制系统的结构图。 无刷直流电机直接转矩控制系统的组成单元主要包括电压型逆变器及驱动单元、开关管状态查询表、位置检测和转速估算单元、电磁转矩估算单元、自适应模糊控制器和转矩滞环调节器等。除了无刷直流电机的驱动电路外，电机转速和转矩的估算、双闭环控制的控制功能都是在采用软件的方式在DSP芯片中实现。 传统的直接转矩控制策略包含磁链滞环和无磁链滞环的2种控制方式。对于包含磁链滞环的控制方式，由于确定磁链合适的给定值较为困难，同时也存在着关断相电压的不确定性的问题，因而本文采用了无磁链滞环的方式。 无刷直流电机的驱动电路采用PWM电压型逆变器，其输入为直流电压源，可通过对单相工频交流电进行整流和滤波得到，三相定子绕组则接到逆变器的输出端口。在电机实际运行时根据转矩滞环输出信号、转子位置信号，同时考虑给定转矩信号的正负来确定逆变器的开关状态，来产生具体的脉宽调制信号，进而控制电机三相定子绕组的导通与截止。本文采用常用的二二导通方式，逆变器开关状态表如表1所示，需要注意的是当转矩的给定值的符号相反时，开关管的导通和关断状态存在较大的不同，这相当于电机驱动系统的两象限运行。表1中扇区I定义为ab相导通，并且a相电流为正，而b相电流为负，此时Hall信号为100。表中的6位信号分别表示电机a、b、C三相的上下2个开关管的导通和关断状态，其中的“l”表示对应的开关管导通，而“0”则表示截止。在给定转矩为负值时，如果转矩滞环输出为0，则表示输出与转速方向相反的电磁转矩，即制动性转矩。 所采用的DSP芯片具有捕获中断功能，可捕获到Hall传感器3个输出信号的阶跃跳变，它们可反映转子的实际位置。这样就可利用所捕获到的信号来确定三相定子的换相时刻。另外
一、纯电动汽车（EV）的关键技术与发展趋势 1.电池技术 动力电池这个关键技术是纯电动汽车发展的瓶颈所在。它是纯电动汽车的主要能量载体和动力来源，也是电动车辆的整车成本的主要组成部分。它直接制约着电动汽车的制造成本、续驶里程和使用寿命等主要问题，间接影响到纯电动汽车的市场化。如果电池问题能够解决，与传统汽车相比，电动汽车将有绝对的优势。 动力电池在经历了铅酸电池、镍氢电池、钠硫电池等多种类型的发展和探索，目前纯电动汽车最具潜力的电池主要集中在一下电池上：阀控铅酸动力电池、镍氢动力电池和锂离子（锂聚合物）电池。 最具潜力电动车用动力电池主要性能参数 电池类型比能量wh/kg 比功率w/kg 循环寿命/次 新型铅酸电池30-50 200-400 ≥1000 镍氢电池50-70 300-400 ≥1000 锂电子电池120-140 1500 ≥1000 从长远发展来看，由于铅酸蓄电池过于笨重，且衰减快， 所以不具有使用前景；镍氢电池虽然在一些领域应用还比较广泛，但其有记忆性、比容量也一般，还有单体电压低，导致其改进起来比较困难；而锂离子动力蓄电池具有更高的能 量密度，从目前看有较好的前景。 尽管如此，与内燃机相比锂离子电池能量密度还是很低，这使得的续驶里程依然是一个难题。目前市场上使用的电动汽车一次充电后的续驶里程一般为100km～350km，这是在较理想的行驶环境下才能得到实现的，而绝大多数电动汽车一般行驶环境下续驶里程只有50km～100km。 为了增加电动汽车的续驶里程，在汽车制动时，通常采用为蓄电池充电的形式，来吸收回收的能量。但是蓄电池充放电循环次数有限，大功率充放电必将使蓄电池循环寿命大大缩短。 为解决这个新问题，有人采用了超级电容器。但似乎目前超电容器也存在问题，主要是是能量密度低，它比铅酸蓄电池小一个数量级，所以需要更高能量密度的超级电容，现在正在研发过程中。 当然，还有太阳能电池、核能电池等等，也为电动汽车的电池技术问题的解决提供了新解决方案，就目前来看都不是很成熟，有待于进一步开发。 2.驱动电机技术 电动汽车对驱动电机的要求主要体现在低速大扭矩、调速范围宽、过载能力大、大功率小体积上,其技术性能直接影响车辆运行的动力性和经济性。需要对电机的电磁场、温度场和应力场进行有限元分析, 选择设计符合电动车辆运行要求的电机, 并与电力电子技术、微电子技术和控制技术完美结合。
开关磁阻电机的最优开关角控制规律的研究 徐国卿，谢维达，陶生桂 摘要：通过对SRM在线性条件和非线性条件下最佳开关角度控制规律的研究，分析两者的共性和差别，结合仿真手段，总结出对SRM普遍适用的开关角最佳控制规律。关键词：开关磁阻电机；最优开关角 分类号：TM922文献标识码：A Study on Optimum Switch-Angle Control Strategy of Switched Reluctance Motor XU Guoqing，XIE Weida，TAO Shenggui (Electrical Engineering Department,Shanghai Tiedao University,Shanghai 200331,China) Abstract: Based on the analyses of optimum switch angles of SRM by considering the linear model and nonlinear model,connecting with mathematics simulation,the paper provides a universal optimum switch angle control strategy. Keywords: switched reluctance motor; optimum switch-angle 开关磁阻电机(SRM)是个多变量、强耦合的非线性控制对象，它的控制参数有四个，即电机给定转速(或角速度ωr）、绕组外施有效电压V eq、绕组开通角θon和绕组关断角θoff,其中ωr为SRD系统的设定值，在电流斩波控制方式(CCC)中，V eq和θon由电流斩波基准I c来确定，在单脉冲控制(位置角度控制)方式(APC)V eq完全由绕组开关角决定。因此，SRD系统的主要控制变量是绕组开关角θon和θoff。 对应于一定的转速和转矩(或功率)，SRM存在着不同的θon和θoff的组合，它们都能满足电机输出功率的要求，这就存在着一个SRM的开关最佳选择的问题，即SRM 角度最佳控制问题。通常可以将所要寻求的最佳化目标取为一定转速下的输出功率(或转矩)最大、或效率最高。 然而，由于SRM的高度饱和和非线性特性，SRM的输出功率(或转矩)与开关角之间的关系十分复杂，无法用显式解析式来表示，即使在SRM的线性化假设下，也无法求出电机最佳开关角与电机结构参数之间的明确关系［4］，目前，寻求SRM最佳开关角控制规律的方法都是对具体的电机用数值方法求解来获得的，因此，所获得的最佳开关角控制规律也只适用于特定的电机［6］。 值得注意的是，在CCC方式，可将其近似处理成APC方式、电流为平顶波的特殊工作情形。计算表明这种处理带来的误差可以忽略［1，7］，因此，只需对APC方式的最佳开关角进行研究，即可推得CCC方式的最佳开关角。 1线性化模型SRM最佳开关角控制规律 为研究方便，从电机的简化模型(线性化模型)入手，分析SRM最佳开关角控制规律的本质特征，所采用的简化模型基于以下假设：(1)电机的相电感与电流无关，并忽略磁场的边缘效应和相间互感，则相电感L(θ)呈如图1所示的梯形分布(虚线所示)；(2)忽略电机定子电阻引起的压降，它与电机反电势相比很小。 电机的电压方程为
电动车用开关磁阻电机设计与优化方法 摘要：随着人们生活水平日益提高，人均汽车占有量大幅度提升，传统汽车 产生的尾气对环境造成了严重威胁，因此发展绿色交通工具成为当今社会的一个 热点话题。电动汽车具有噪音低、无污染和能源利用率高等特点，是比较理想的 交通工具。近年来电力电子技术不断发展，微电子、电机学、现代计算机技术和 控制理论也开始完善，这都促使开关磁阻电机系统得到了飞速的发展。目前已成 功应用于电动车用驱动系统、家用电器、高速驱动、泵及风机等众多领域中，创 造了巨大的经济效益，是直流电机调速系统、交流电机调速系统、无刷直流电机 调速系统强有力的竞争者。 关键词：开关磁阻电机；设计；优化 目前国家正大力发展新能源技术，电动车因势而起，得到了快速的发展，电 动车作为一种新兴的代步用车，不仅绿色环保而且在未来有极大的发展潜力。目 前电动车驱动电机主要有永磁电机、异步电机、直流电机等。作为一种新型电机，开关磁阻电机SRM由于其结构简单、制造成本低、调速范围宽、控制灵活且效率 高等优点，与传统的电动车驱动电机相比有较大的竞争力，而且能满足电动车起 动转矩大、起动电流小的需求，所以在电动车驱动领域中有较大的发展潜力。 一、开关磁阻电机基本原理 开关磁阻电机依靠定、转子之间磁阻变化运行，当给定子其中一相绕组通电时，若定子极轴线和转子极轴线不重合，就会有磁阻力作用在转子上，使转子运动，直到两者轴线重合，磁阻力消失，在惯性作用下继续旋转一定角度，然后换 相邻绕组通电，使转子继续转动[1]。如图。
图中定子极上为定子线圈，标有箭头的绕组表示该相绕组通电，虚线表示磁 力线，转子起动前的转角为0°。在初始位置，A 相绕组通电，在磁力的作用下，距 A 相最近的转子极受力开始逆时针转动，使磁阻变小，转子旋转到5°，又 旋转了10°，直到15°为止，转子不再转动，此时磁路最短。为了使转子继续 转动，必须在转子不受力时切断 A 相电源，同时接通 B 相，于是 B 相产生磁通，磁力线沿磁路最小的磁极通过转子，在磁力的作用下继续转动，直到转到 30°之前，关断 B 相绕组电源并开通 C 相绕组，使转子继续转动，在转到45°之前接通 A 相绕组电源，以此类推，电机就会运行下去。三相绕组轮流通电一次，转子逆时针转动π/4（即一个极距角），定子磁场顺时针转动π/2。只要 各相按照一定的顺序导通，电机就能正常工作，与磁力线方向无关，即与电流方 向无关，通电顺序与旋转方向相反。 二、SRM的定转子齿极结构优化 1、定子结构优化设计。利用上节优化电机尺寸参数后的 SRM 进行定转子 结构优化设计。在 SRM 线性模型中，电机转矩的表达式为： 由式SRM 的转矩是电机转子旋转过程中气隙磁导发生变化而产生的。转矩的 大小主要取决于相电感相对于转子位置角的变化率，相电感相对转子位置角的变 化率越大则电机转矩值将越大。此变化率可通过改变定子磁极和转子磁极之间的 气隙形状来控制。本设计提出了一种具有非圆形的定子磁极极面，这种定子磁极 表面将会使电机转子在转动过程与定子磁极之间产生非均匀的气隙，以此来改变 相电感对转子位置角的变化率。
开关磁阻电机的电磁设计 开关磁阻电机（Switched Reluctance Motor，简称SRM）是一种利用磁阻力产生转矩的电机。在SRM电机中，转动部件是一个由一系列磁场互相耦合的铁磁材料构成的转子，它和定子之间没有任何电磁感应元件。因此，SRM电机具有许多优点，例如结构简单、容量小、重量轻、高效率以及低成本等。 SRM电机的电磁设计是SRM电机设计中的一个重要环节。其设计目标是使电机的转矩和功率因数优化，并使其达到高效率运行。为了实现这个目标，需要进行以下几个方面的电磁设计。 首先，需要确定电机的工作原理和各种性能指标。在SRM电机的设计中，常用的工作原理是磁阻推力原理。在该原理下，通过改变定子上电流的大小和方向，可以产生一个斥力，进而驱动转子转动。因此，需要确定电机的定子电流和栅极火花的位置和数量等参数。 其次，需要进行电机的磁路设计。磁路设计主要包括定子和转子的磁路结构设计。在定子的磁路设计中，需要确定定子的槽形和定子线圈的绕组方式。在转子的磁路设计中，需要确定转子的磁阻分布和转子磁通闭合的路径。通过对定子和转子的磁路设计，可以优化电机的磁通分布，提高电机的磁阻和转矩。 然后，需要进行电机的线圈设计。线圈设计主要包括定子线圈和转子线圈设计。定子线圈设计中，要考虑线圈元件的形状和尺寸，以及线圈的绕组结构和电流密度。转子线圈设计中，要考虑转子线圈的尺寸和形状，以及线圈的绕组方式和电流密度。通过优化线圈的设计，可以提高电机的工作效率和功率因数。
最后，需要进行电机的性能评估和优化设计。性能评估主要包括电机 的转矩、功率因数、效率等。通过对电机的性能进行评估，可以找出电机 的不足之处，进行相应的优化设计，以提高电机的性能。 总之，SRM电机的电磁设计是SRM电机设计中的一个重要环节。通过 合理的电磁设计，可以提高电机的转矩和效率，实现电机的高效运行。但是，电磁设计还需要考虑其他因素，如电机的机械设计、控制系统设计等。只有将这些环节都考虑进去，才能设计出性能优良的SRM电机。
电动汽车的热门主驱——开关磁阻电机 张虎;陈天殷 【摘要】介绍开关磁阻电机及其驱动系统的原理结构和特点、特性,以及应用前景.【期刊名称】《汽车电器》 【年(卷),期】2017(000)005 【总页数】6页(P14-19) 【关键词】开关磁阻电机;工作电压;使用温度范围;工作寿命;可靠性 【作者】张虎;陈天殷 【作者单位】北汽福田欧辉环境装备事业部技术中心液压电控部电控科,湖南长沙410100;美国亚派克机电(杭州)有限公司,浙江杭州 310013 【正文语种】中文 【中图分类】U463.23 为应对人们对矿物燃料储量的忧虑，环境保护标准、汽车能效和环保法规日益严格，消费者对绿色节能、安全、便捷和舒适度提出了更高的要求，推动了电动汽车的发展。计算机技术和电力电子技术（或称为大功率、高速率的开关电子器件）为大功率汽车主驱电机的有效控制提供了保障。作为电动汽车热门的主驱电机——开关 磁阻电机（Switched Reluctance Motor，简称SRM）及其控制调速系统有着免维护、控制简捷便利、启/制动性能好、较佳的动态运行性能和稳态精度、运行效 率高、可靠性优异、环境适应性强、成本低等特点。正快速普及至家用电器、工矿机械、自动化设备、电子工程、航空、航天及电动车辆等国民经济各领域。
2.1 结构 开关磁阻电机硅钢片叠压带绕组的定子磁极和“齿槽”形的转子磁极有不同的极对数。定子极数与转子齿槽数不能相等，又必须相近。只有两者相近，才能加大定子相绕组电感随转角变化的平均变化率，这是提高电机出力的重要条件。定子绕组可配置为三相、四相、五相等多种类型，定子绕组的组数与其类型相对应。相数较大，其转矩脉动会较小。图1为拆解的开关磁阻电机的定转子。 图2为8/6极SRM的定转子透视图，用4种色彩表示绕组，绕组连接成四相。 当前，开关磁阻电机其定子磁极数和转子齿极数必须有规律的相差。以四相（8/6）结构和三相（12/8）结构应用较多。 2.2 原理 开关磁阻电机不同于由电磁感应作用产生转矩的传统交直流电机，它是由磁路中定转子间气隙磁阻变化的原理产生转矩——磁阻转矩。开关磁阻电动机是因励磁绕 组通断状态的变换皆受开关控制而获名。 图3为定转子8/6极的开关磁阻电机，其横截面中定子直径方向上一对磁极绕组 形成一相电路。 开关磁阻电机运行原理为：磁通总是要沿着磁阻最小的路径闭合，转子磁极与定子磁极主轴线相重合时，即是磁阻最小位置，于是就促使转子向最小磁阻的位置转移，励磁绕组依次通电，即作用产生旋转转矩，从而形成旋转的磁场。图4所示的转 矩作用，类同于励磁的电磁铁吸引铁磁物质而产生拉动转子转动的现象。 图5展示了四相（8/6极）结构的开关磁阻电机的运行原理。图5中S1、S2是电子开关，D1、D2为二极管，U是直流电源。定转子磁极对数的差异，使电动机磁路的磁阻随着定转子磁极中心线的重合或错位的不同角度而变化。磁阻反比于电感量，当定转子磁极的中心线相重叠时，相绕组电感量最大，这段磁路有最小的磁阻；而当定子磁极的中心线与转子两极间（相当于“槽”）的中心线对准时，该段磁路
开关磁阻电机系统设计 1.1 关磁阻电机的优点与缺点 (2) 1.1.1 开关磁阻电机的优点： ............................ 2 1.1.2 开关磁阻电机的缺点.............................. 2 1.2 开关磁阻电动机应用和发展.............................. 2 第2章开关磁阻电动机工作原理与结构 . (4) 2.1 开关磁阻电动机的工作原理 (5) 2.1.1 基本结构........................................ 5 2.1.2 SRD的工作原理 ................................. 5 2.1.3 SRD的特点 ..................................... 5 2.2 开关磁阻电动机的结构 .................................. 5 第3 章开关磁阻电动机电磁设计 .. (9) 3.1设计特点 .............................................. 9 3.2 确定SR电动机额定数据................................ 9 3.3 计算SR电动机的主要尺寸 ............................... 9 3.4 计算机辅助设计程序 . (13) 第4章SRD系统控制原理设计 .............................. - 19 - 4.1 控制系统的总体设计 ................................... 14 4.2 控制器的设计 .. (14) 4.2.1译码电路：..................................... 16 4.2.2晶振及复位电路 ................................. 16 4.2.3斩波电流水平给定电路 ........................... 17 4.2.4斩波控制电路................................... 17 4.2.5转速给定电路 ................................... 17 4.2.6键盘给定与显示电路 ............................. 18 4.3 电流检测器的设计 .................................... 18 4.4 位置检测器的设计 .................................... 19 4.5 功率变换器的设计 ..................................... 20 4.5.1 功率变换器的主电路形式 ......................... 20 4.5.2 开关元件的选择 (21) 第5章开关磁阻电动机调速系统 (22)
商用车驱动电机应用及发展 摘要：为了实现我国的“碳达峰”、“碳中和”的发展目标，实现汽车的“脱碳”，推动我国能源结构的转变，是一种必然的发展趋势。文章对新能源汽 车的驱动系统及其控制策略进行了综述。本文首先对目前常用的驱动电动机进行 了系统的介绍，并对其优劣进行了分析和对比，认为其在新能源汽车上是最好的。然后，针对新能源汽车所面临的各种复杂情况，分别从电机控制技术、电流控制、电机控制算法等方面进行了分析，指出了目前需要解决的技术问题以及今后的发 展方向。 关键词：商用车；驱动电机；应用发展 一、驱动电机概述 新型商用车的驱动电机包括直流电机、开关磁阻电机、异步电机、永磁电机等。自19世纪后期以来，直流电动机一直被用作电动车辆的驱动马达，因为它 的转速可以很容易地调整。但是，由于直流电动机的效率低下、可靠性差、质量 大等问题，使得它不适合在新能源商业车辆中使用。目前，这类产品主要应用在 某些低转速的电动车上，比如某些工厂的物流小车和旅游景点的公交车。 转子的简单构造使得 SRM能够稳定、低成本、高速度工作。另外，它的逆变 器的拓扑可以有效地避免短路。SRM具有结构简单、稳定、速度调节范围广、系 统运行稳定等特点，但是存在着转矩波动大、噪声大、振动大等问题。异步电机 是一种以定、转、轴承为核心的异步电机。 异步电动机的定子主要包括铁芯、三相线圈和底座。定子芯通常是由硅钢板 冲制、叠合而成，其表面有一层绝缘层。异步电动机转子铁芯采用与定子相同的 材质，在带环两端的转子沟槽中嵌入铝或铜。异步电机能轻易地以每小时15,000 RPM的速度运转，而且功率范围很大，结构简单、结实、造价低、可靠性高、转 矩脉动低、噪音低、免维护。但是，由于异步电动机的控制线路比较复杂，其效
开关磁阻电机行业概述 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。此外还成功地将开关磁阻电机用于电机车，提高了电机车运行的可靠性和效率。 4、家电行业应用 一些家用电器，比如洗衣机经过不断的发展，结构由简单的有级调速电机发展为无级调速电机。而开关磁阻电机由于低成本、高性能、智能化已开始应用于洗衣机，在美国高档洗衣机中已小批量采用，相比其他电机有着明显的优势，未来应用前景广阔。 二、开关磁阻电机的特点 开关磁阻电机具有结构简单、运行可靠及效率高等突出特点，这使其有别于交流电机调速系统、直流电机调速系统和无刷直流电机调速系统，成为他们的竞争者和替代者。开关磁阻电机的调速系统兼具直流、交流两类调速系统的优点，是继变频调速系统、无刷直流电动机调速系统之后发展起来的最新一代无级调速系统
基于matlab的毕业论文题目参考 MATLAB是美国MathWorks公司出品的商业数学软件，用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境，主要包括MATLAB和Simulink两大部分。以下是基于matlab的毕业论文题目，供大家参考。 基于matlab的毕业论文题目一： 1、基于遗传算法的小麦收割机路径智能优化控制研究 2、零转弯半径割草机连续翻滚特性参数化预测模型 3、基于MATLAB的PCD铰刀加工硅铝合金切削力研究 4、基于状态反馈的四容水箱控制系统的MATLAB仿真研究 5、基于Matlab软件的先天性外耳道狭窄CT影像特点分析 6、Matlab仿真在船舶航向自动控制系统中的研究与仿真 7、基于MATLAB的暂态稳定措施可行性仿真与分析 8、基于MATLAB的某专用越野汽车动力性能分析 9、基于MATLAB的电力系统有源滤波器设计 10、基于MATLAB和ANSYS的弹簧助力封闭装置结构分析 11、基于Matlab的液力变矩器与发动机匹配计算与分析 12、运用MATLAB绘制接触网下锚安装曲线 13、基于MatlabGUI的实验平台快速搭建技术 14、基于MATLAB的激光-脉冲MIG复合焊过程稳定性评价
15、测绘数据处理中MATLAB的优越性及应用 16、基于MATLAB柴油机供油凸轮型线设计 17、基于MATLAB语言的TRC加固受火后钢筋混凝土板的承载力分析方法 18、MATLAB辅助OptiSystem实现光学反馈环路的模拟 19、基于MATLABGUI的电梯关门阻止力分析系统设计 20、基于LabVIEW与MATLAB混合编程的手势识别系统 21、基于MATLAB的MZ04型机器人运动特性分析 22、MATLAB在煤矿巷道支护参数的网络设计及仿真分析 23、基于MATLAB的自由落体运动仿真 24、基于MATLAB的电动汽车预充电路仿真 25、基于Matlab的消弧模型仿真研究 26、基于MATLAB/GUI的图像语义自动标注系统 27、基于Matlab软件GUI的机械波模拟 28、基于Matlab的S曲线加减速控制算法研究 29、基于Matlab和Adams的超速机柔性轴系仿真 30、基于Matlab与STM32的电机控制代码自动生成 31、基于Matlab的相机内参和畸变参数优化方法 32、基于ADAMS和MATLAB的翻转机构联合仿真研究 33、基于MATLAB的数字图像增强软件平台设计 34、基于Matlab的旋转曲面的Gif动画制作 35、浅谈Matlab编程与微分几何简单算法的实现
电动车控制器设计方案 随着环保意识的增强和电动车技术的不断发展，电动车已成为人们日常出行的重要工具之一。而电动车控制器作为电动车的核心部件，其设计方案直接影响到电动车的性能和安全性。本文将从以下几个方面探讨电动车控制器的设计方案。 电动车控制器的主要作用是根据驾驶员的输入控制电动车的行驶，同时要能够实现能量回收、加速、减速、刹车等功能。因此，在设计控制器时，需要考虑到以下因素： 输入输出接口：控制器需要与电动车的其他部件进行通信，如电机、电池、仪表等。因此，需要设计合适的输入输出接口，以满足与其他部件的通信需求。 电源管理：控制器需要管理电动车的电源，包括电池的充电、放电等。因此，需要设计合适的电源管理电路，以保证电动车的稳定运行。 控制策略：控制器需要根据驾驶员的输入和其他传感器采集的信息，控制电机的转速和扭矩输出，实现电动车的加速、减速、刹车等功能。因此，需要设计合适的控制策略，以保证电动车的稳定性和安全性。电动车控制器的硬件主要包括主控芯片、电源模块、输入输出接口、
通讯接口等。其中，主控芯片是控制器的核心部件，它负责处理各种输入输出信号，并控制电机的转速和扭矩输出。为了提高控制器的性能和安全性，我们需要选择具有高性能的主控芯片，并设计合适的电路板布局和元件选择。 电源模块也是控制器的重要部分，它负责管理电动车的电源。为了保证控制器的稳定性和安全性，我们需要选择可靠的电源模块，并设计合适的电源管理电路。 电动车控制器的软件主要是指控制算法和程序代码。控制算法是控制器设计的核心部分，它需要根据驾驶员的输入和其他传感器采集的信息，控制电机的转速和扭矩输出。为了实现高效的能量回收和稳定的行驶性能，我们需要设计合适的控制算法和程序代码。 由于电动车的运行环境和工况都比较复杂，因此控制器的可靠性是非常重要的。为了提高控制器的可靠性，我们需要在设计时考虑以下几个方面： 元件选择：我们需要选择可靠的元件和芯片，以避免因元件故障而导致的控制器失效。 电路板布局：我们需要合理设计电路板的布局，以减小电磁干扰和信
基于NSGA-Ⅱ算法的混合动力汽车多目标优化 吕竞伦;凌和平;孟繁亮;田果;李桂忠;朱嘉鹏 【期刊名称】《汽车工程师》 【年(卷),期】2018(000)011 【摘要】针对当前混合动力系统的研究主要集中在基于燃油经济性的单目标优化或者是加权的多目标优化,未能从本质上体现出整车性能目标之间的耦合关系的情况,以某款并联四驱混合动力汽车的动力性和经济性为优化目标,采用NSGA-II算法对整车传动系统参数进行匹配优化.在保证整车基本性能的前提下,100 km加速时间最大缩短了10.79％,100 km油耗最大下降了14.82％,100 km电耗最大下降了8.39％.得到的Pareto解集为整车设计及优化提供了更合理的选择空间,也为混合动力多目标权衡控制策略提供了理想的控制基础. 【总页数】5页(P26-30) 【作者】吕竞伦;凌和平;孟繁亮;田果;李桂忠;朱嘉鹏 【作者单位】比亚迪汽车工业有限公司;比亚迪汽车工业有限公司;比亚迪汽车工业有限公司;比亚迪汽车工业有限公司;比亚迪汽车工业有限公司;比亚迪汽车工业有限公司 【正文语种】中文 【相关文献】 1.基于NSGA-Ⅱ算法的混合动力汽车多目标优化 [J], 吕竞伦;凌和平;孟繁亮;田果;李桂忠;朱嘉鹏; 2.基于模糊逻辑NSGA-Ⅲ的开关磁阻发电机多目标优化算法 [J], 李艺辉;刘作军;
李洁 3.基于改进NSGA-Ⅱ算法的FCC分离系统多目标优化 [J], 魏彬;周鑫;王耀伟;郭振莲;陈小博;刘熠斌;杨朝合 4.基于NSGA-Ⅱ算法的两挡AMT换挡规律多目标优化 [J], 张东东;宗子淳;冯金芝 5.基于SPEA2和NSGA-Ⅱ算法的并行多目标优化算法 [J], 刘福英;王晓升 因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买
新能源汽车的三电是指：动力电池、驱动电机、整车电控。 三电是新能源汽车的核心，在动力电池技术的发展上，不时有新技术与新热点出现。在电控领域，我们的发展一直处于比较初级的阶段。 电控效率的提升，能显著提升纯电动汽车的整车经济性。 电控，广义上电控有整车控制器、电机控制器与电池管理系统。 本文介绍电机控制的的工作原理及优化方案。 01 电机控制器 电机控制器是连接电机与电池的神经中枢，用来调校整车各项性能，足够智能的电控不仅能保障车辆的基本安全及精准操控，还能让电池和电机发挥出充足的实力。 02 电机控制器的工作过程
电机控制器单元的核心，便是对驱动电机的控制。动力单元的提供者--动力电池所提供的是直流电，而驱动电机所需要的，则是三项交流电。因此，电控单元所要实现的，便是在电力电子技术上称之为逆变的一个过程，即将动力电池端的直流电转换成电机输入侧的交流电。 为实现逆变过程，电控单元需要直流母线电容，IGBT等组件来配合一起工作。当电流从动力电池端输出之后，首先需要经过直流母线电容用以消除谐波分量，之后，通过控制IGBT的开关以及其他控制单元的配合，直流电被最终逆变成交流电，并最终作为动力电机的输入电流。如前文所述，通过控制动力电机三项输入电流的频率以及配合动力电机上转速传感器与温度传感器的反馈值，电控单元最终实现对电机的控制。 下图是一个典型的纯电动汽车动力系统电气图，其中蓝色线是低压通讯线，所有通讯、传感器、低压电源等等都要通过这个低压接头引出，连接到整车控制器和动力电池管理系统。 红色线为高压动力线。两对高压接口。一对输入接口，用于连接动力电池包高压接口；另外一对是高压输出接口，连接电机，提供控制电源。 电机工作原理的不同，直接影响调控过程的复杂程度和精确性。