新能源汽车技术 第四章课件.ppt

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1、本章要求:1.了解电动机的特殊要求2.了解直流电动机及控制策略3.知道永磁电动机及控制策略4.知道感应电动机及控制策略5.了解开关磁阻电动机及控制策略第四章电动汽车电动机电动汽车驱动电动机比较独特,在负载、技术性能和工作环境等方面有着特殊的要求:(１)电动汽车驱动电动机需要有４--５倍的过载以满足短时加速或爬坡的要求(２)电动汽车的最高转速要求达到在公路上巡航时基本速度的４--５倍(３)电动汽车驱动电动机需要根据车型和驾驶员的驾驶习惯设计(４)电动汽车驱动电动机要求有高度功率密度(５)电动汽车驱动电

2、动机要求工作可控性高、稳态精度高、动态性能好(６)电动汽车驱动电动机工作在高温、坏天气、及频繁振动等等恶劣环境下二、直流电动机设计内容直流电动机的设计包括下列主要尺寸:电枢的外径与铁芯长、电枢外径与铁芯长之比的优化气隙长度、磁极对数、电枢槽的个数、电枢齿宽与槽深、线圈绕组匝数、槽满率、换向器的小节数、换向装置、单位磁路的磁通密度、励磁电流、单位热回路中的热阻抗、转速、转矩和效率、单位质量转矩、铜和铁芯质量等。第一节直流电动机及控制策略一、直流电动机调速机构如图所示为用于直流电动机速度控制的一象限直流

3、斩波器，于体积小、质量轻、效率高、可控制性好，而且根据所选的加速度。三、转速控制为使电动汽车的直流电动机有较宽的转速控制范围，电枢控制必须和励磁控制相结合。当电动机转速在零与基速之间时，励磁电流保持在额定值，采用电枢控制，当电动机转速超过基速时，电枢电压保持在额定值，采用励磁控制，采用电枢与励磁控制相结合的所允许的最大转矩与最大功率如图所示。第二节　永磁电动机及控制策略一、永磁材料永磁电动机分为永磁直流电动机、永磁同步电动机、永磁无刷直流电动机、永磁混合式电动机。下表是典型永磁材料性能的主要情况。二

4、、四种电动机1.永磁直流电动机用永磁体代替励磁线圈和磁极，传统的绕线式励磁直流电动机。这类电动机控制简单，在低功率的电动汽车如电动自行车和电动三轮车中有所应用。2.永磁同步电动机尽管永磁无刷电动机与感应电动机相比效率高，但仍要对其进行效率优化控制。3.永磁无刷直流电动机交换永磁直流电动机的定子和转子，就变成了永磁无刷直流电动机，这类电动机的显著优点是无刷，消除了电刷带来的许多问题，而且方波电流和方波磁场相互作用可产生大转矩。4.永磁混合式电动机，于既有永磁体又用励磁绕组，所以叫永磁混合式电动机，永磁

5、混合式电动机一般采用串联和并联结构。第三节　感应电动机及控制策略一、感应电动机动力系统结构在电动汽车驱动中，感应电动机驱动分为单电动机型和多电动机型，单电动机驱动的结构，由三相笼型感应电动机、三相电压型ＰＷＭ逆变器、电子控制器、减速器和差速器组成。电动汽车运行时的电动机工作特性:爬坡时要求低速高转矩，巡航时要求高速低转矩，车辆超车时要求具有瞬时超负载能力。二、感应电动机逆变器电动汽车驱动中，感应电动机使用的几乎都是专用的三相电压型ＰＷＭ逆变器。ＡＲＳ逆变器的两种三相拓扑结构如图所示。三、转速控制由于

6、感应电动机的直轴和交轴的磁耦合作用，导致它动态模型的高度非线性，使得感应电动机的控制比直流电动机要复杂得多。为了实现感应电动机的理想控制。许多新的控制方法被应用到电动汽车的感应电动机驱动中来。其中较为成功的是。变压变频(ＶＶＶＦ)控制、磁场定向控制(ＦＯＣ)(也称矢量控制或解耦控制)、变极控制。感应电动机转速控制的基本方程为:Ｎ＝Ｎｓ(１－ｓ)＝６０ｆ/ｐ(１－ｓ)式中:Ｎ为电动机转速。Ｎｓ为同步旋转磁场转速，ｓ为滑差率，ｐ为磁极对数，ｆ为电源频率。第四节　开关磁阻电动机及控制策略开关磁阻驱动电动机

7、由开关磁阻电动机、功率变换器、传感器和控制器四部分组成，其中开关磁阻电动机起关键作用，它能将电能转变成机械能，如图显示了三种开关磁阻电动机的基本结构，它们是根据不同的定子和转子磁极数来区分的。一、开关磁阻电动机工作原理开关磁阻电动机的工作原理遵循磁阻最小的原则，当Ｂ相绕组受到激励时，为减小磁路的磁阻，转子顺时针旋转ꎬ直到转子极２与定子极Ｂ相对，此时磁路的磁阻最小(电感最大)，然后，切断绕组Ｂ的激励，给绕组Ａ施加激励，磁阻转矩使转子极１与定子极Ａ相对，转矩方向一般指向最近的一对磁极相对的位置，因此，根

8、据转子位置传感器的反馈信号，相绕组按Ｂ-Ａ-Ｄ-C的顺序导通，使转子沿顺时针方向连续旋转。如下图所示是四相８/６极开关磁阻驱动电动机。四相８/６极开关磁阻驱动电动机二、开关磁阻电动机的控制特点１.电动机结构简单成本低；２.功率电路简单可靠；３.系统可靠性高；４.起动转矩大，起动电流低；５.适用于频繁起停及正反向转换运行的场合；６.可控参数多，调速性能好；７.效率高损耗小。1.电动汽车电动机有何特殊要求？2.叙述直流电动机控制策略的。3.叙述永磁电动机的控制策略。4.叙