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    電動(dòng)汽車(chē)永磁同步電機(jī)簡(jiǎn)介

    • 瀏覽次數(shù):11950次
    • 發(fā)布時(shí)間:2017/11/6 16:23:30
    • 作者:ly_yinhe

    電動(dòng)汽車(chē)永磁同步電機(jī)結(jié)構(gòu)

      電動(dòng)汽車(chē)永磁同步電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)與交流異步電機(jī)類(lèi)似,都包括定子部分和轉(zhuǎn)子部分。電動(dòng)汽車(chē)永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)有瓦片式、嵌入式和內(nèi)埋式等多種。永磁同步電機(jī)的定子是由鐵心和三相繞組構(gòu)成,與交流異步電機(jī)相似,但轉(zhuǎn)子為永久磁鐵。

    電動(dòng)汽車(chē)永磁同步電機(jī)的結(jié)構(gòu)

    圖示:電動(dòng)汽車(chē)永磁同步電機(jī)的結(jié)構(gòu)

    電動(dòng)汽車(chē)永磁同步電機(jī)的基本原理

      與交流異步電機(jī)一樣,當(dāng)定子繞組輸入三相正弦交流電時(shí),會(huì)產(chǎn)生一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。該旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子的永磁體磁場(chǎng)相互作用,使轉(zhuǎn)子產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩,并隨著定子的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)動(dòng),由于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)同步,故稱(chēng)之為永磁同步電機(jī)。其繞線(xiàn)形式如圖所示,對(duì)于某一型號(hào)的同步電機(jī),轉(zhuǎn)速只與電源的頻率有關(guān)。

    永磁同步電機(jī)的繞線(xiàn)形式

    圖示:永磁同步電機(jī)的繞線(xiàn)形式

    電動(dòng)汽車(chē)永磁同步電機(jī)控制

      電動(dòng)汽車(chē)永磁同步電機(jī)的控制較為復(fù)雜,其控制方法也有多種,如矢量控制(磁場(chǎng)定向控制)、直接轉(zhuǎn)矩控制和恒壓頻比開(kāi)環(huán)控制等控制方式。

    01矢量控制

      矢量控制的原理為:以轉(zhuǎn)子磁鏈旋轉(zhuǎn)空間矢量為參考坐標(biāo),將定子電流分解為相互正交的兩個(gè)分量:一個(gè)與磁鏈同方向,代表定子電流勵(lì)磁分量;另一個(gè)與磁鏈方向正交,代表定子電流轉(zhuǎn)矩分量,分別對(duì)其進(jìn)行控制。

      永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)速和電源頻率嚴(yán)格同步,轉(zhuǎn)差率恒等于零,控制效果受轉(zhuǎn)子參數(shù)影響小,在永磁同步電機(jī)上更容易實(shí)現(xiàn)矢量控制。因其控制結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,控制軟件容易實(shí)現(xiàn),已被廣泛應(yīng)用到調(diào)速系統(tǒng)中。

    02直接轉(zhuǎn)矩控制

      直接轉(zhuǎn)矩控制不需要矢量控制里面的旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)變換和轉(zhuǎn)子磁鏈定向,轉(zhuǎn)矩取代電流成為受控對(duì)象。電壓矢量則是控制系統(tǒng)里唯一的輸入,通過(guò)電壓矢量,直接控制轉(zhuǎn)矩和磁鏈的增加或減小,控制結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,受電機(jī)參數(shù)變化影響小,能夠獲得極佳的動(dòng)態(tài)性能。

      由于在電動(dòng)汽車(chē)運(yùn)行過(guò)程中,直接轉(zhuǎn)矩控制需要結(jié)合復(fù)雜的運(yùn)行工況進(jìn)行,使得直接轉(zhuǎn)矩控制較難應(yīng)用到電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)中。

    03恒壓頻比開(kāi)環(huán)控制

      恒壓頻比開(kāi)環(huán)控制的控制矢量為電機(jī)的外部矢量,即電壓和頻率。控制系統(tǒng)將參考電壓和頻率輸入到實(shí)現(xiàn)控制策略的調(diào)整器中,最后由逆變器產(chǎn)生一個(gè)交變的正弦電壓施加在電機(jī)的定子繞組上,使之運(yùn)行在指定的電壓和頻率下。

      恒壓頻比開(kāi)環(huán)控制策略簡(jiǎn)單,易于實(shí)現(xiàn),轉(zhuǎn)速通過(guò)電源頻率進(jìn)行控制。但是,恒壓頻比開(kāi)環(huán)控制策略未引入速度、位置等反饋信號(hào),因此無(wú)法實(shí)時(shí)捕捉電機(jī)狀態(tài),致使無(wú)法精確控制電磁轉(zhuǎn)矩。在突發(fā)加載或者加速指令時(shí),容易發(fā)生失步現(xiàn)象。另外,也不具備快速的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性,控制性能差,通常只用于對(duì)調(diào)速性能要求一般的通用變頻器上。

    電動(dòng)汽車(chē)永磁同步電機(jī)特點(diǎn)

      電動(dòng)汽車(chē)永磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)用到電動(dòng)汽車(chē)上,具有以下幾個(gè)獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn):

      1. 由于轉(zhuǎn)子無(wú)需勵(lì)磁,電機(jī)可在很低的轉(zhuǎn)速下保持同步運(yùn)行,調(diào)速的范圍寬;

      2. 效率高、功率密度大:采用了高磁能稀土材料,因此可以大大提高氣隙磁通密度和能量轉(zhuǎn)換的效率。另外,采用稀土永磁材料后,電機(jī)的體積可以大大縮小,重量可以相應(yīng)減小,從而有效地提高了功率密度;

      3. 瞬態(tài)特性通常都比較好:由于采用了高性能的永磁材料,體積得以減小,從而有較低的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、更快的響應(yīng)速度;

      4. 具有良好的機(jī)械特性:對(duì)于由于負(fù)載變化而引起的電機(jī)轉(zhuǎn)矩?cái)_動(dòng),永磁同步電機(jī)具有較強(qiáng)的承受能力;

      5. 結(jié)構(gòu)多樣化:轉(zhuǎn)子可以有多種結(jié)構(gòu),可以?xún)?nèi)置或外置;不同結(jié)構(gòu)有不同性能特點(diǎn)和適用環(huán)境,因而其應(yīng)用范圍廠(chǎng)。

      總體上講,永磁同步電機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、貢量輕、損耗小、效率高等優(yōu)點(diǎn),但與交流異步電機(jī)相比,它也有成本高、起動(dòng)困難等缺點(diǎn)。


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