開關(guān)磁阻電機具有結(jié)構(gòu)簡單、堅固、成本低、速度范圍寬、調(diào)速性能優(yōu)良、低速高轉(zhuǎn)矩、容錯性能好等諸多特點，它結(jié)合了交流傳動系統(tǒng)和直流傳動系統(tǒng)的優(yōu)點，已成為目前電氣傳動領(lǐng)域研究的熱點之一。開關(guān)磁阻電機由于其自身的特點，可以在各種復(fù)雜環(huán)境和高速應(yīng)用場合下運行。

　　隨著能源危機和大力提倡新能源，電動汽車和混合動力汽車的發(fā)展越來越好，而車載開關(guān)磁阻電機的應(yīng)用近年來也得到了眾多研究者的關(guān)注。本書主要從電動汽車和啟動／發(fā)電汽車的實際應(yīng)用出發(fā)，從車用開關(guān)磁阻電機的仿真模型、新型拓撲結(jié)構(gòu)、啟動性能、發(fā)電性能、助力性能等方面進行介紹。

　　仿真模型方面。開關(guān)磁阻電機由于其相電流的脈沖性與鐵芯磁通密度的局部高飽性等特點，是一個嚴重非線性的系統(tǒng)，無法得到精確的數(shù)學(xué)模型。本書基于開關(guān)磁阻電機的有限元電磁特性數(shù)據(jù)，利用小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對開關(guān)磁阻電機進行了非線性仿真建模，為系統(tǒng)性能的優(yōu)化和控制策略的測試奠定了基礎(chǔ)。

　　新型拓撲結(jié)構(gòu)方面。分析了不對稱半橋變換器的運行模式和優(yōu)點，并在此基礎(chǔ)上，設(shè)計了電動車用開關(guān)磁阻電機雙母線驅(qū)動拓撲，該拓撲可以通過控制前端供電設(shè)備和開關(guān)管，實現(xiàn)多種工作模式的切換，包括發(fā)電機供電模式、電池供電模式、雙電源供電模式、制動回饋模式和靜止充電模式。同時分析了各種工作模式下，開關(guān)磁阻電機勵磁、環(huán)流以及續(xù)流狀態(tài)時的相電流和相電壓情況。與不對稱半橋變換器相比，雙母線變換器有更多的工作模式，更高的勵磁和續(xù)流電壓，更寬的調(diào)速范圍和更高的輸出功率。

　　啟動性能方面。首先對車輛的發(fā)動機啟動特性、啟動容量、啟動時間、啟動方式、啟動死區(qū)進行了對比分析。對不同轉(zhuǎn)速下，電壓PWM（Pulse Width Modulation）控制的主開關(guān)器件的開通角和關(guān)斷角進行了基于啟動轉(zhuǎn)矩最大和啟動轉(zhuǎn)矩脈動最小兩種情況下的角度優(yōu)化，得出了最優(yōu)角度。然后在分析啟動初始電壓PWM占空比對啟動性能影響的基礎(chǔ)上，設(shè)計了基于模糊控制的自適應(yīng)初始電壓PWM占空比估測方法，實現(xiàn)了系統(tǒng)的軟啟動。最后采用滑模PI（Proportional Integral）控制算法分別對轉(zhuǎn)矩最大啟動和轉(zhuǎn)矩脈動最小啟動進行了啟動控制策略設(shè)計，并利用開關(guān)磁阻啟動／發(fā)電一體化仿真模型和樣機平臺，對上面所設(shè)計的啟動方案進行仿真和實驗驗證。

　　發(fā)電性能方面。根據(jù)汽車發(fā)電機發(fā)電性能的標(biāo)準(zhǔn)，首先，對開關(guān)磁阻發(fā)電原理和磁鏈方式進行了分析，并根據(jù)應(yīng)用環(huán)境設(shè)計了可切換勵磁模式功率變換器主電路。然后，對開關(guān)磁阻發(fā)電時的主開關(guān)器件開通角和關(guān)斷角進行了發(fā)電輸出功率最大和發(fā)電效率最優(yōu)的角度優(yōu)化，分別得出了兩者的優(yōu)化角度，并綜合考慮兩種方案得出最優(yōu)開通角和關(guān)斷角。然后分別采用內(nèi)模PI控制策略和單神經(jīng)元PI控制策略對開關(guān)磁阻發(fā)電電壓閉環(huán)控制進行了設(shè)計。最后，采用一體化仿真模型和實驗平臺，對設(shè)計的兩種發(fā)電控制策略和單純PI控制策略在發(fā)電建壓、用電負載擾動、轉(zhuǎn)速變化擾動、繞組電阻變化等多種情況下進行了仿真和實驗驗證。

　　助力性能方面。根據(jù)車輛助力控制系統(tǒng)負載轉(zhuǎn)矩多變、給定轉(zhuǎn)速多變的特點，將自抗擾控制方法引入開關(guān)磁阻助力控制系統(tǒng)中。首先介紹了自抗擾控制方法的基本原理，利用該方法設(shè)計了基于自抗擾控制的開關(guān)磁阻助力轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制系統(tǒng)。然后采用一體化仿真模型和實驗平臺，對設(shè)計的開關(guān)磁阻助力控制系統(tǒng)進行了啟動、轉(zhuǎn)速抗干擾、模型參數(shù)變化和轉(zhuǎn)速跟隨性能的仿真和實驗驗證。實驗結(jié)果顯示了自抗擾控制器的優(yōu)良性能。

　　全書共6章，第1章介紹了開關(guān)磁阻電機的概況；第2章介紹了開關(guān)磁阻電機的基本原理及仿真模型研究；第3章介紹了啟動／發(fā)電系統(tǒng)變換器拓撲研究；第4章介紹了啟動／發(fā)電系統(tǒng)啟動性能研究；第5章介紹了啟動／發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電性能研究；第6章介紹了啟動／發(fā)電系統(tǒng)助力性能研究。

　　感謝陳昊教授、于東升教授為本書的科研項目提供的幫助和指導(dǎo)，池飛飛、崔明亮、吳寧、龔毅、張文遠、姜智愷等對本書撰寫工作做出的貢獻。

　　由于作者水平有限，加上時間倉促，缺點、錯誤之處在所難免，熱忱歡迎廣大讀者批評指正。