本文關(guān)鍵詞：混合動(dòng)力汽車(chē)用雙轉(zhuǎn)子電機(jī)的建模與仿真，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

電機(jī)與控制學(xué)報(bào)

第１２卷

ｌ

引言

隨著全球石油資源緊張、大氣污染嚴(yán)重等問(wèn)題的加劇，融合內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)和電動(dòng)汽車(chē)優(yōu)點(diǎn)的混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)技術(shù)異軍突起，在世界范圍內(nèi)成為新型汽車(chē)開(kāi)發(fā)的熱點(diǎn)。

混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)（Ｈｙｂｒｉｄ

Ｅｌｅｃｔｒｉｃ

Ｖｅｈｉｃｌｅ，

ＨＥＶ）是在一輛汽車(chē)上同時(shí)配備電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和輔助動(dòng)力單元（ＡＰＵ）的汽車(chē)。它將原動(dòng)機(jī)、電動(dòng)機(jī)以

及蓄電池組合在一起，以實(shí)現(xiàn)它們之間的良好匹配

和優(yōu)化控制，達(dá)到低排放和低油耗的目的【４Ｊ。目前混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)主要可分為串聯(lián)、并聯(lián)和混聯(lián)三種典型結(jié)構(gòu)。

近年來(lái)，我國(guó)在混合動(dòng)力汽車(chē)研發(fā)方面取得了較大的進(jìn)步。但是，我國(guó)混合動(dòng)力汽車(chē)的技術(shù)水平仍與國(guó)外差距很大，一個(gè)很重要的原因在于機(jī)電耦合傳動(dòng)模式方面沒(méi)有重大突破，缺少動(dòng)力耦合器執(zhí)行機(jī)構(gòu)。因此迫切要求開(kāi)發(fā)性能優(yōu)越、成本低廉的混合動(dòng)力新結(jié)構(gòu)。

在這種環(huán)境下，一種雙轉(zhuǎn)子電機(jī)結(jié)構(gòu)被提出應(yīng)用于混合動(dòng)力汽車(chē)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，它采用一種由內(nèi)外兩個(gè)徑向式磁路結(jié)構(gòu)的復(fù)合電機(jī)組成一體化的雙轉(zhuǎn)子混合動(dòng)力電機(jī)，代替一般的發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)分離式結(jié)構(gòu)Ｌ５．Ｊ。雙轉(zhuǎn)子電機(jī)通過(guò)內(nèi)、外兩個(gè)電機(jī)部分的協(xié)

調(diào)工作使發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行于最高效率點(diǎn)，并且其自身具

備減速增轉(zhuǎn)矩的功能，能夠取消離合器和變速器，降低整車(chē)的開(kāi)發(fā)成本，并提高整車(chē)的工作效率…。

本文在級(jí)聯(lián)式無(wú)刷雙饋電機(jī)與同步電機(jī)的基礎(chǔ)上，依據(jù)電機(jī)的基本電磁關(guān)系，推導(dǎo)出雙轉(zhuǎn)子電機(jī)的數(shù)學(xué)模型，并利用Ｍａｔｌａｂ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ仿真軟件建立電機(jī)的仿真模型，對(duì)電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行仿真。

２雙轉(zhuǎn)子混合動(dòng)力系統(tǒng)介紹

雙轉(zhuǎn)子混合動(dòng)力系統(tǒng)南發(fā)動(dòng)機(jī)、雙轉(zhuǎn)子電機(jī)、逆變控制器、控制系統(tǒng)及電池等構(gòu)成，如圖１所示。雙轉(zhuǎn)子電機(jī)由內(nèi)、外兩轉(zhuǎn)子和定子組成，內(nèi)轉(zhuǎn)子與發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸相連，外轉(zhuǎn)子與驅(qū)動(dòng)橋相連。發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩通過(guò)內(nèi)、外轉(zhuǎn)子之間的電磁場(chǎng)直接作用在驅(qū)動(dòng)橋上，同時(shí)利用兩轉(zhuǎn)子之間的轉(zhuǎn)速差發(fā)電，電流由逆變控制器傳輸給電機(jī)，對(duì)驅(qū)動(dòng)橋產(chǎn)生附加轉(zhuǎn)矩。發(fā)動(dòng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)橋之間沒(méi)有機(jī)械連接，因此發(fā)動(dòng)機(jī)的工作點(diǎn)可以靈活選擇¨’引。

根據(jù)車(chē)輛啟動(dòng)、加速、減速、勻速及制列等行駛

工況，雙轉(zhuǎn)子電機(jī)內(nèi)外兩個(gè)電機(jī)部分均可獨(dú)立運(yùn)行于發(fā)電、電動(dòng)、堵轉(zhuǎn)或不工作狀態(tài)，其電機(jī)可具有啟

動(dòng)、純電動(dòng)、兩轉(zhuǎn)子同步態(tài)、兩轉(zhuǎn)子升降速異步態(tài)等

多種運(yùn)行狀態(tài)。

圖１

雙轉(zhuǎn)子混合動(dòng)力系統(tǒng)技術(shù)方案

ｒｉｇ．１

Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ

ｓｃｈｅｍｅｏｆｔｈｅｄｏｕｂｌｅ ｒｏｔｏｒｍｏｏｒＨＥＶ

ｓｙｓｔｅｍ

３雙轉(zhuǎn)子電機(jī)的原理介紹

３．１雙轉(zhuǎn)子電機(jī)的結(jié)構(gòu)介紹

雙轉(zhuǎn)子電機(jī)（Ｄｏｕｂｌｅ—ＲｏｔｏｒＭｏｔｏｒ）由一個(gè)定子與內(nèi)、外兩個(gè)轉(zhuǎn)子構(gòu)成，內(nèi)轉(zhuǎn)子為勵(lì)磁轉(zhuǎn)子，外轉(zhuǎn)子為內(nèi)外側(cè)繞組反相序聯(lián)接的杯形轉(zhuǎn)子，，內(nèi)外兩個(gè)轉(zhuǎn)子在機(jī)械結(jié)構(gòu)上是同軸聯(lián)接的。其中杯形轉(zhuǎn)子外側(cè)繞組靠近定子繞組，故稱(chēng)為杯形轉(zhuǎn)子的定子側(cè)繞組，同理其內(nèi)側(cè)繞組也稱(chēng)為杯形轉(zhuǎn)子的勵(lì)磁轉(zhuǎn)子側(cè)繞組。

雙轉(zhuǎn)子電機(jī)可看作由定子與杯形轉(zhuǎn)子外側(cè)繞組作轉(zhuǎn)子構(gòu)成的異步電機(jī)（外電機(jī)），和由杯形轉(zhuǎn)子內(nèi)側(cè)繞組作定子與勵(lì)磁轉(zhuǎn)子構(gòu)成的同步電機(jī)（內(nèi)電機(jī)）組成的一種復(fù)合電機(jī)。同時(shí)也可將其看作是由級(jí)聯(lián)式無(wú)刷雙饋電機(jī)的結(jié)構(gòu)演變而來(lái)的新型電機(jī)結(jié)構(gòu)。

級(jí)聯(lián)式無(wú)刷雙饋電機(jī)（Ｃａｓｃａｄｅ

ＢｒｕｓｈｌｅｓｓＤｏｕｂｌｙ—

Ｆｅｄ

Ｍａｃｈｉｎｅ，ＣＢＤＦＭ）由兩套分離的定子繞組同兩

套繞組反相序聯(lián)接的轉(zhuǎn)子構(gòu)成，其結(jié)構(gòu)如圖２所示。其相當(dāng)于兩臺(tái)極對(duì)數(shù)分別為Ｐ。Ｐ。的繞線(xiàn)式異步電機(jī)的級(jí)聯(lián)系統(tǒng)，即兩臺(tái)電機(jī)轉(zhuǎn)子機(jī)械上同軸，兩套轉(zhuǎn)子繞組反相序聯(lián)接，一套定子繞組（功率繞組，極對(duì)數(shù)為Ｐ。）直接接三相工頻電網(wǎng)，另一套定子繞組（控制繞組，極對(duì)數(shù)為Ｐ。）接至變頻器的輸出端心＇７’８｜。

Ｐ。對(duì)極電機(jī)Ｐ。對(duì)極電機(jī)

圖２級(jí)聯(lián)式無(wú)刷雙饋電機(jī)的結(jié)構(gòu)

Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｔｈｅｃａｓｃａｄｅ

ｂｍｓｈｌｅｓｓｄｏｕｂｌｙ－ｆｅｄ

ｍａｃｈｉｎｅ

Ｆｉｇ．２

  本文關(guān)鍵詞：混合動(dòng)力汽車(chē)用雙轉(zhuǎn)子電機(jī)的建模與仿真，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。