起动/发电一体化系统具备起动和发电功能,可提高车用电源系统功率、提高空间利用率、减轻重量,目前正被众多学者关注和研究。本文引入绕组开放型结构,设计了由蓄电池、逆变器、绕组开放型永磁电机、切换开关、整流器组成的起动/发电一体化系统。系统能够实现快速起动、高效发电、起动发电控制自由切换和在宽速度范围内输出恒定直流电压,其在一体化系统中有较高的使用价值。论文首先介绍了绕组开放型电机的发展和起动/发电一体化系统的研究现状,提出将绕组开放型结构的永磁电机应用到起动/发电一体化系统的想法。其次,设计了绕组开放型永磁电机起动/发电一体化系统的拓扑结构并对绕组开放型永磁电机的电气特性和数学模型进行了详尽的解释。之后分起动运行、切换过程、发电运行三部分对一体化系统的原理进行分析,并提出下述的控制策略。起动阶段,闭合切换开关将绕组开放型永磁电机重构成绕组“Y”连接的普通电机,采用转速电流双闭环矢量控制策略实现快速起动;发电阶段,断开切换开关,电机绕组为开放型状态,采用电压电流双闭环矢量控制策略实现系统的稳压调节。最后,对本文提出的一体化系统进行仿真和实验验证。使用Matlab/Simulink软件构建绕组开放型永磁电机本体模块以及SVPWM模块,利用这两个模块构建起动/发电一体化系统仿真平台并对所提的控制策略进行验证,仿真结果表明系统起动性能好、切换过程平稳、能够实现宽转速范围调压控制、发电调压动稳态性能良好。以TMS320F2812为控制核心搭建了绕组开放型永磁电机起动/发电一体化系统的实验平台,并进行相应的硬、软件设计。用一台1kw的绕组开放型永磁电机为控制对象,以CCS3.3软件作为程序调试开发环境,对起动运行、切换过程以及负载突变和转速变化情况下发电过程进行实验分析。实验结果表明:本文所设计的一体化系统拓扑结构和整个系统控制策略是可行且有效的。