低速电动车驱动用开关磁阻电机控制系统的硬件设计开题报告

 2022-11-16 10:13:10

1. 研究目的与意义

近代以来汽车行业飞速发展,从根本上改变了人们的出行方式,极大地便利了人类的生活。

同时,汽车行业作为现在工业之一,对促进社会发展进步做出了十分重要的贡献。

但是随着燃油汽车的普及,能源危机,环境污染等一系列问题随之而来。

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2. 课题关键问题和重难点

(1)硬件方面:在传统的低压电动车开关磁阻电机(SRM)驱动系统的设计中所优先考虑的问题是系统的体积和成本问题,因此,通常在MOSFET驱动电路、相电流和母线电压采样电路设计中直接忽略了数字地和功率地的隔离问题,使得整个驱动系统的可靠性大打折扣。

然而,传统的SRM高性能调速系统中采用了隔离驱动芯片,以及隔离型电压和电流传感器,虽然提高了系统的可靠性,但也增加了驱动系统的成本和体积。

因此如何合理设计并综合考虑系统的可靠性和驱动系统的成本为本课题的难点之一。

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3. 国内外研究现状(文献综述)

开关磁阻电机(SRM)[1]已经有一百多年的历史了,但是受限于驱动器一直没有广泛应用,直到近些年随着电力电子技术和半导体技术的飞速发展,突破了驱动技术的瓶颈,才真正发挥出它的优势,而且随着研究的深入,其优势越来越明显,大有取代ACIM、PMSM、BLDC的趋势。

典型应用如美国联邦快递与政府合作大规模推广应用的SRD物流车,宝马新一代X-Driver技术电动汽车,新一代特斯拉电动汽车等。

开关磁阻电机是开关磁阻电机调速系统(SRD)的执行单元,它的结构和工作原理与传统交直流电机有着根本的区别,其主要结构分为六大部分,分为定子、转子、结构件、位置传感部分、散热结构部分。

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4. 研究方案

采用高速光耦实现控制信号与驱动信号的隔离,利用线性光耦实现康铜丝电流采样信号以及母线电压的电阻分压信号与控制器AD采样信号的隔离。

通过该方案的实施,在基本不增加系统体积成本的条件下,解决传统低压电动车SRM驱动系统中控制地和功率地不隔离的问题,进一步提升了低压电动车SRM驱动系统的可靠性。

最终通过实验,验证基于康铜丝采样电流的隔离驱动系统的可行性和稳定性。

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5. 工作计划

1、本学期第1~2周,深入学习开关磁阻电机理论及PCB制图软件Altium Designer。

2、本学期第3~4周,基于Altium Designer设计并完成低压5kW开关磁阻电机控制系统的原理图,其中第4周完成开题报告,完成外文翻译。

3、本学期第5周,基于Altium Designer设计并完成低压5kW开关磁阻电机控制系统的PCB板绘制。

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