电动汽车开关磁阻电机集成化驱动-充电系统关键技术研究

目前电动汽车电机驱动系统和车载充电系统各自独立，集成化程度不高，占用车体空间大和成本高。本项目提出新颖电动汽车开关磁阻电机集成化驱动-充电系统，该系统实现驱动，能量回馈和电池充电，不但能减少车体占用空间和降低整车的制造成本，还能提高驱动电力电子器件的使用率、整车散热性能和可靠性。本项目将研究新颖开关磁阻电机驱动-充电系统的功率变换器拓扑结构；分析系统运行模式和建立系统仿真模型；分析充电模式的电机磁场分布和转矩变化；提出该系统驱动和充电模式的控制策略及其优化方法，提高系统效率和可靠性；构建数字化开关磁阻电机集成化驱动-充电系统实验平台，验证整个系统的各方面性能；尝试总结出也适用于该类型驱动-充电系统的一般规律和方法。该新颖开关磁阻电机集成化驱动-充电系统的研制成功，将为集成电动汽车驱动器和车载充电器系统提供新的解决方案，具有重要的科学意义、学术价值和十分广阔的前景。

电动汽车是一个多种能量变换的复杂的综合，从化学能、电能和机械能之间的能量相互转换都需要不同装置硬件的支撑。本项目主要探索开发利用电动汽车这种多个能量转换复杂体的系统集成技术，通过新型电力电子变换器拓扑技术把电动汽车内现有电机驱动系统、车载充电器和并网逆变器联系起来。争取利用原有的电机驱动器系统的所具有的硬件基础上，利用全新的拓扑集成技术实现电机驱动系统、车载充电系统和并网逆变系统的一体化集成，使得集成系统的电力电子器件、电感、电容、变换器拓扑与电机在不同工作模式下复用，实现不同的功能应用，降低系统占用的空间和制造成本。在项目的执行期间，本项目提出三款基于开关磁阻电机平台的集成驱动-充电系统实现电机的驱动与蓄电池的充电功能，此外，还提出一款基于开关磁阻电机平台的集成驱动-双向充电系统实现电机驱动系统、车载充电系统和并网逆变系统的一体化，为智能电网接入提供硬件基础。其具体内容包括： 1）提出4款新型集成驱动-充电变换器拓扑及其运行模式；2）利用有限元分析方法对集成系统的磁特性进行分析；3）对充电模式下的稳定充电位置进行分析；4）提出集成系统的参数设计方法；5）建立数字仿真模型与实验系统。