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电动汽车驱动电机与控制方法

日期: 2015-09-08
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电动汽车驱动电机要具备低阻高效调速变矩性能好过载能力强质量轻尺寸小安全可靠耐高温和能源回收等方面的要求。以往电动汽车米用直流电机做驱动电机,由于直流电机在结构上存在些难以克服的缺点,制约了电动汽车技术性能的提局。随着材料电机与控制技术的发展,国外些电动汽车驱动电机采用永磁无刷相交流同步电机或开关磁阻电机及其控制技术,而国内对这两种新型电机调速系统的研宄与应用也取得了定的进展。

  1永磁无刷相交流同步电机及控制方法1.1永磁无刷相交流电机的简介永磁无刷相交流同步电机的运行原理与励磁交流同步电机相同,但它以钕铁硼钐钴合金等稀土的永磁体提供磁通替代励磁,使电机结构较为简单,而且效率高可靠性好,因此是近年来在各领域得到越来越广泛应用的种电机。永磁无刷相交流同步电机的感应电动势波形和供电电流波形均为正弦波,在稳态下该电机的电动势转矩是不随转速而变的,这明它的机械特性很硬,所以其机械特性必须经调控后,方可满足电动汽车的要求。

  1.2永磁无刷交流同步电机的控制方法按电动汽车对驱动电机的特性要求,电机转速从零到定转速基速即电动汽车起步时,电机应具有最大转矩。在超过基速直到最高转速时,要电机应达到恒定最大功率。永磁无刷同步电机的励磁磁动势由永磁体产生而无法调节,但可通过矢量控制方法调节定子电流来弱化永磁磁场的强度,以达到对永磁无刷同步电机进行控制的目的。矢量控制实际上是对电机定子电流矢量相位和幅值的控制。永磁无刷交流同步电机即正弦波永磁同步电机空间矢量1忽略电机铁芯的饱和涡流磁滞损耗,对称相正弦波电机电压磁链和电磁转矩方程为1i电流;审磁链;量;LmdLmq定转子间的心9轴互电感;LdLq定子绕组的,轴电感;if永磁体的等效励磁电流;rf永磁体产生的磁链;R1每相绕组电阻Pn为电机极对数。

  在基速以下最大转矩运行即起动时,定子电流矢量4位于,轴即,无3轴分量即=0,此时定子电流全部用来产生转矩,电机的电压与转矩方程为从以上式子可以看出,只要用位置传感器准确地检测出转子轴空间位置,通过控制逆变器使电流合成基波磁通势,刃Фㄗ拥缌鞔矢量位于9轴上,那么永磁同步电机的电磁转矩就只与定子电流4的大小成正比,即控制定子电流4的大小,就能控制电磁转矩。若保持定子电流就可获得恒转矩;若4等于逆变器所能输出的电流小于或等于逆变器所能输出的电压就可得到电机恒定最大转矩。

  在基速以上恒功率运行时,采用定子弱磁控制方法,此时4的分量与市矢量方向相反,起去磁作用。所以,当电机转速超过基速时,只要向电机输入轴电流就能控制电磁转矩。

  当电机运行于某转速,时,弱磁控制电流矢量由下式得出当电机端电压和电流达到最大值,电流全部为直轴电流分量即4=心,=0时电机可达到最高转速。

  8当电机在某转速下最大输出功率时,定子直交轴电流矢量4,由下式算出2开关磁阻电机与控制方法2.1开关磁阻电机的简介开关磁阻电机作为种新型调速电机,兼有直流和交流调速的优点,适用的领域很广。它是由磁阻电机与电子开关驱动控制电路组成体的能量换转机构。3为相的开关磁阻电机2.4导通顺序人800时定转子工作情况。4;导通,人相绕组通电,而其余的相绕组断电,因之转子磁1.1受到气隙中弯曲磁力线的切向磁拉力而产生转矩,使转子沿逆时针旋转,转子磁极1.1向定子磁极趋近,直到两者重合。此时,控制器据位置传感器的关断信号,去控制驱动器,关断切断人相绕组电流,紧接着控制器根据位置传感器的开断信号,依次使234通断,使心00相绕组顺序的通与断,使转子受同方向转矩作用,沿逆时针的运行。若改变相电流大小,则可改变电机转矩和转速。

  绕组端电压1电流转矩1及磁链方程为2.2开关磁阻电机控制方法开关磁阻电机控制对象是转矩和转速。而对转矩和转速的控制是通过转子转角电机转角0电流开通角0.和关断角心绕组电流大小和波形以及电源电压等的调节来实现的。开关磁阻电机做为电动汽车的驱动电机,其控制方法如下1电机由静止开始起动时,由于转速为零,绕组中旋转电势也为零,绕组电流仅为电阻和自感所限,其上升率很快,必须加以限幅,以保护主开关管。因此起动时,通常是采用610也不变,而通过电流斩波控制能有效地控制绕组电流上幅值和下幅值,便于调节起动转矩和转速。如绕组电流断电斩波关断,绕组承受反压电流经时间7下降后,对绕组重新通电斩波导通,和05能使电流波形的主要部分置于电感的上升段电机制动时在选择下降段。由6可以看出在电感1上升段的时间是042.4内,由于电感小,电流上升速率快,其解析式为碟,在12内,1不断,加,电流不能直线上升,其解析式为如此反复通电断电,形成斩波电流波,直至0=0.!在2的时间段,电流;将产生电动转矩。

  时实时相关断,电流衰减至零。在起动时,需要2电动汽车在基速以上运行时,要求驱动最大转矩,由转矩计算公式看出,了与1的平方成正比,而纟的增长与电感1的变化有关,选择0.

  电机输出功率恒定,可采用角度位置控制方法。

  从电流达式;=0,可以知道,减少0.,电流幅值随之增大,调节可以改变电流波形宽度,电流有效值也随之变化,但04对转矩转速的影响比0.小。调节后电流波形主要部分与电感波形的相对位置,仍与上述要求相同,便可控制电磁转矩,当电动汽车负荷定时,改变驱动电机转矩就可以改变转速,从而保持驱动电机输出功率及转角位置的关系曲线,据此,可以得出180出等参数。在实际上,上述计算参数存在偏差,这只能通过实验进行修正。实践证明,0.应等于定子励磁极与转子磁极半重叠的位置。

  3在高速运行时00,均固定不变的情况下,此时开关磁组电机现出自然下转第39页件组成,这些元件都要按接线严格安装调试,最初我们不是用,而是用中间继电器线路,而行程开关是采用机械开关,经过耐久性试验,发现这些元器件的寿命达不到要求,另外继电器与继电器座的联接也经常出现故障。现在我们是采用进口的并用无触点接近开关作为行程开关,这样,整个电器系统可以保证在万次无故障使用,并且具有较强的抗千扰性能。

  机械部分的安装调试把加工好的零部件按装配的要求进行装配。

  要对每条导轨的精度间隙进行测试,合格的才能进行安装。工件的型支承轴承安装在条导轨上,而车刀则安装在另条导轨主导轨上,这两条导轨必须完全平行,不然加工出来的零件将出现锥度。两导轨不平行时可进行调整,并用专业的工具测量。确保两导轨平行后,导轨与底板打上销钉定位。车刀进给气缸的行程只有5mm,但我们还要对它进行限位,即让气缸只走23mm便停下来,这样才能保证每次加工出来的工件尺寸的致性。

  气路气动元件的安装严格按照气路正确连接气管气动元件,上接第34页特性与串励直流的特性相似。因此可通过调压方法来实现调速。开关磁阻电机控制框7.

  3结束语连接后要检查是否漏气,如有漏气则应进行处理。

  上述调整试制工作完毕后,便可通电通气,进行整机空载试验。在整机动作程序正确后,便可进行试车,并按广东省企业产品标准,70200型转子整流子精车机为依据进行出厂检验,确保产品质量符合标准要求。

  3使用效果0270200型电机转子整流子精车机采用变频调速系统,实现进给的无级调速,速度稳定。
  电气控制系统采用,全自动控制方式,自动化程度高,工作稳定可靠。它的研制成功和低廉的价格,使我国微电机生产不再依赖国外进口的设备,节约大量外汇,并创造良好的经济效益。

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