電動車轉(zhuǎn)動原理介紹內(nèi)容PPT課件講義

第三章電動汽車驅(qū)動系統(tǒng)汽車（內(nèi)燃機(jī)汽車）PEV(PURE)BEV(BATTERY)HEV(HYBRID)FEVFUELCELLSHydrogenCARCombustionFEV電動汽車與普通燃油汽車的區(qū)別主要體現(xiàn)在以下三個方面：

控制系統(tǒng)

驅(qū)動系統(tǒng)

電池組

3.1電動汽車電機(jī)及控制系統(tǒng)功能驅(qū)動系統(tǒng)是電動汽車的心臟，它主要由電動機(jī)和減速器構(gòu)成，其主要功能是使電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，并將能量傳遞到車輪使車輛行駛。

KeyTechnology–PowertrainElectricMotorandControlSystem:Power:5-150kWPowerDensity>1.2kW/kgMotorefficiency>93%(50%operatingrangeatabout85%)AmbientWorkingTemperature:40oC-70oCPowerElectronicsEfficiency>95%MotorDriveSystemOverallEfficiency>90%MotorDriveSystemLife>200,000km電機(jī)控制系統(tǒng)的分類及原理：

電動汽車控制系統(tǒng)的基本功能就是實(shí)現(xiàn)對驅(qū)動電機(jī)的控制，對于不同的電機(jī)，控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)也有所不同。目前，電動汽車常用的驅(qū)動電機(jī)有：交流異步電動機(jī)，永磁無刷電機(jī)，直流永磁有刷電機(jī)，直流它勵電機(jī)，直流串勵電機(jī)，開關(guān)磁阻電機(jī)等。目前比較流行的電機(jī)有：交流異步電動機(jī)、永磁無刷電動機(jī)和直流永磁有刷電動機(jī)。電動汽車驅(qū)動系統(tǒng)一般包括：電動機(jī)離合器變速箱傳動系（傳動軸、萬向節(jié)）主減速器差速器其它動力偶合裝置3.1電動車用電機(jī)及控制器電機(jī)是電動汽車驅(qū)動系統(tǒng)的核心高效率、寬調(diào)速、高密度轉(zhuǎn)矩響應(yīng)迅速制動能量回饋

要使電動汽車有良好的使用性能，驅(qū)動電機(jī)應(yīng)具有調(diào)速范圍寬、啟動轉(zhuǎn)矩大、加速較快、轉(zhuǎn)速高、效率高、體積小、質(zhì)量小，且要求動態(tài)制動強(qiáng)目前，電動汽車用電動機(jī)主要有直流電動機(jī)（DCM）、交流感應(yīng)電動機(jī)（IM）、開關(guān)磁阻電動機(jī)（SRM）和無刷直流電動機(jī)（BLDCM），也有采用永磁同步等其它電機(jī)的。

1.額定功率PN:

電機(jī)軸上輸出的機(jī)械功率。2.額定電壓UN:

額定工作情況下的電樞上加的直流電壓。（例：110V，220V，440V）3.額定電流IN:

額定電壓下軸上輸出額定功率時的電流（并勵包括勵磁和電樞電流）。

三者關(guān)系：PN=UNIN

（：效率）4.額定轉(zhuǎn)速nN:

在PN,UN,IN

時的轉(zhuǎn)速。

電動機(jī)的額定值電機(jī)原理關(guān)鍵：磁場產(chǎn)生的方式磁場換向方法可能的關(guān)系：力:力矩方程?電:電壓平衡方程?3.11電動機(jī)的工作原理以直流電機(jī)為例：3.12直流電動機(jī)的構(gòu)造NS············NS極掌極心勵磁繞組機(jī)座轉(zhuǎn)子直流電動機(jī)的磁極和磁路

直流電機(jī)由定子(磁極)、轉(zhuǎn)子(電樞)和機(jī)座等部分構(gòu)成。2.轉(zhuǎn)子(電樞)

由鐵心、繞組（線圈）、換向器組成。1.磁極永磁式:

由永久磁鐵做成。勵磁式:

磁極上繞線圈，線圈中通過直流電，形成電磁鐵。勵磁:

磁極上的線圈通以直流電產(chǎn)生磁通，稱為勵磁。電樞鐵心：由硅鋼片疊裝而成。電樞繞組：由結(jié)構(gòu)、形狀相同的線圈組成用來在電機(jī)中產(chǎn)生磁場。3.13直流電機(jī)的基本工作原理IU–+SbNacd

直流電從兩電刷之間通入電樞繞組，電樞電流方向如圖所示。由于換向片和電源固定聯(lián)接，無論線圈怎樣轉(zhuǎn)動，總是S極有效邊的電流方向向里,N極有效邊的電流方向向外。電動機(jī)電樞繞組通電后中受力(左手定則)按順時針方向旋轉(zhuǎn)。U–+U–+電刷換向片U–+IFFTn換向器作用：將外部直流電轉(zhuǎn)換成內(nèi)部的交流電，以保持轉(zhuǎn)矩方向不變。U–+EETnSbNdFFacII換向片電刷

線圈在磁場中旋轉(zhuǎn)，將在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。由右手定則，感應(yīng)電動勢的方向與電流的方向相反。

由圖可知，電樞感應(yīng)電動勢E與電樞電流或外加電壓方向總是相反，所以稱反電勢。式中：U—外加電壓

Ra

—繞組電阻2.電樞回路電壓平衡式–RaIaE+–+UMKT:與電機(jī)結(jié)構(gòu)有關(guān)的常數(shù)

:

線圈所處位置的磁通Ia：電樞繞組中的電流3.電磁轉(zhuǎn)矩單位:(韋伯)，Ia

(安)，T(牛頓?米)

直流電動機(jī)電樞繞組中的電流(電樞電流Ia)與磁通相互作用，產(chǎn)生電磁力和電磁轉(zhuǎn)矩，直流電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩公式為T=KT

IaT2:機(jī)械負(fù)載轉(zhuǎn)矩T0:空載轉(zhuǎn)矩

電動機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩T為驅(qū)動轉(zhuǎn)矩,它使電樞轉(zhuǎn)動。在電機(jī)運(yùn)行時，電磁轉(zhuǎn)矩必須和機(jī)械負(fù)載轉(zhuǎn)矩及空載損耗轉(zhuǎn)矩相平衡，即4.轉(zhuǎn)矩平衡關(guān)系

當(dāng)電動機(jī)軸上的機(jī)械負(fù)載發(fā)生變化時，通過電動機(jī)轉(zhuǎn)速、電動勢、電樞電流的變化，電磁轉(zhuǎn)矩將自動調(diào)整，以適應(yīng)負(fù)載的變化，保持新的平衡。轉(zhuǎn)矩平衡過程例：設(shè)外加電樞電壓U一定，T=T2

(平衡)，此時，若T2突然增加，則調(diào)整過程為達(dá)到新的平衡點(diǎn)(Ia

、P入)

。T2nIa

T

E1.他勵電動機(jī)勵磁繞組和電樞繞組分別由兩個直流電源供電。3.14直流電機(jī)的分類

直流電機(jī)按照勵磁方式可分為他勵電動機(jī)、并勵電動機(jī)、串勵電動機(jī)和復(fù)勵電動機(jī)2.并勵電動機(jī)勵磁繞組和電樞繞組并聯(lián)，由一個直流電源供電。UUfIaM+_+_If他勵I(lǐng)aUM+_If+_IE并勵4.復(fù)勵電動機(jī)勵磁線圈與轉(zhuǎn)子電樞的聯(lián)接有串有并，接在同一電源上。3.串勵電動機(jī)勵磁線圈與轉(zhuǎn)子電樞串聯(lián)接到同一電源上。串勵UIa+_IfM復(fù)勵U+_IMIa3.15直流電動機(jī)的運(yùn)行特性直流電動機(jī)在正常運(yùn)行時，雖然電源電壓U和勵磁電阻保持不變，但隨著勵磁方式不同，電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速和機(jī)械特性有很大的區(qū)別。一、并勵電動機(jī)1.轉(zhuǎn)矩特性IaUM+_If+_IE由圖可求得由上分析可知：

當(dāng)電源電壓U和勵磁回路的電阻Rf一定時,勵磁電流If和磁通不變，即=常數(shù)。則T=KT

Ia=KT

Ia

即：并勵電動機(jī)的磁通=常數(shù)，轉(zhuǎn)矩與電樞電流成正比。

n0TIa

轉(zhuǎn)速特性由以下公式求得n0TIa式中：n0求得IaUM+_If+_IE3.機(jī)械特性式中：n=f(T)

特性曲線n0nNTN

并勵電動機(jī)在負(fù)載變化時，轉(zhuǎn)速n的變化不大—硬機(jī)械特性（自然特性）。n0TnnN很小，大約為3%~8%3.16并勵電動機(jī)的人為機(jī)械特性1.電樞回路串聯(lián)電阻R根據(jù)nn0T電阻增大2.降低電樞電壓Un0nT0U3.減弱磁通Tn（

減小）Rf增加O二、串勵電動機(jī)1.轉(zhuǎn)矩特性當(dāng)Ia較小時，鐵心不飽和串勵UIa+_IfM特點(diǎn)：當(dāng)Ia較大時，鐵心飽和與并勵類似2.轉(zhuǎn)速特性當(dāng)Ia較小時，可得根據(jù)當(dāng)Ia較大時，鐵心飽和與并勵類似從上式可見，當(dāng)輕載時串勵電動機(jī)的轉(zhuǎn)速急劇上升，將導(dǎo)致電動機(jī)的損壞，所以串勵電動機(jī)不允許輕載運(yùn)行，一般最低負(fù)載不小于額定負(fù)載的30%n0TIa求得3.機(jī)械特性

串勵電動機(jī)在負(fù)載變化時，轉(zhuǎn)速n的變化大—軟機(jī)械特性（自然特性）。適合于拖動啟動頻繁、負(fù)載變化大的負(fù)載。

當(dāng)負(fù)載增加時，轉(zhuǎn)速快速下降，當(dāng)負(fù)載減小時，轉(zhuǎn)速快速上升，這樣不僅可以確保安全，而且可以提高生產(chǎn)效率。三、復(fù)勵電動機(jī)復(fù)勵U+_IMIa

他的工作特性介于并勵和串勵之間。如果并勵繞組磁通勢起主要作用，其工作特性與并勵電動機(jī)工作特性接近。如果串勵繞組磁通勢起主要作用，其工作特性與串勵電動機(jī)工作特性接近。但因?yàn)橛胁罾@組磁通勢的存在，磁通不會趨近于零，所以空載或輕載時，仍能正常運(yùn)行。3.17并勵電動機(jī)的起動與反轉(zhuǎn)起動問題：直流電動機(jī)不允許在額定電壓UN下直接起動。Iast太大會使換向器產(chǎn)生嚴(yán)重的火花,燒壞換向器；起動時,n=01.起動(1)起動電流大(2)起動轉(zhuǎn)矩大

起動時，起動轉(zhuǎn)矩為(10~20)TN,造成機(jī)械沖擊，使傳動機(jī)構(gòu)遭受損壞。一般Iast限制在(1.5~2.5)IN。2.反轉(zhuǎn)電磁轉(zhuǎn)矩：T=KTIa

(1)改變勵磁電流的方向。

(2)改變電樞電流的方向。注意：改變轉(zhuǎn)動方向時，勵磁電流和電樞電流兩者的方向不能同時變。改變直流電機(jī)轉(zhuǎn)向的方法有兩種：3.18并勵(他勵)電動機(jī)的調(diào)速由轉(zhuǎn)速公式:可見直流電機(jī)調(diào)速方法有三種:

1.調(diào)速均勻平滑，可以無級調(diào)速

2.調(diào)速范圍大，調(diào)速比可達(dá)D=8~10以上

3.調(diào)速靜差率小。1

弱磁調(diào)速

保持電樞電壓U不變，減小勵磁電流If(調(diào)Rf)以減小磁通。由式TLTnO調(diào)速過程:直至T=TC達(dá)到新的平衡。Rf

EIａnIa

ET

在高于n的轉(zhuǎn)速下運(yùn)行

弱磁調(diào)速時，減小，但I(xiàn)a保持不變，所以轉(zhuǎn)矩隨調(diào)速的升高而下降，而允許輸出的功率恒定。所以屬于恒功率調(diào)速，且轉(zhuǎn)速n只能上調(diào)。(1)調(diào)速平滑，可得到無級調(diào)速；但只能向上調(diào)，受機(jī)械本身強(qiáng)度所限，n不能太高。(2)調(diào)速設(shè)備簡單，經(jīng)濟(jì)，電流小，便于控制。(3)機(jī)械特性較硬，穩(wěn)定性較好。(4)對專門生產(chǎn)的調(diào)磁電動機(jī),其D可達(dá)３~４,一般D=2

減小調(diào)速的特點(diǎn)：2

降壓調(diào)速由轉(zhuǎn)速公式知：調(diào)電壓U，n0變化，但斜率不變，所以調(diào)速特性是一組平行曲線。n0"n0'電壓降低Tc特性曲線n0nT0改變電壓調(diào)速的特點(diǎn):(1)工作時電壓不允許超過UN

，而nU,所以調(diào)速只能向下調(diào)。(2)機(jī)械特性較硬，并且電壓降低后硬度不變，穩(wěn)定性好。(4)均勻調(diào)節(jié)電樞電壓，可得到平滑無級調(diào)速。(5)調(diào)速范圍較大。一般D=8~10調(diào)速過程:保持If

為額定,減小電樞電壓。

UIa

T

T

=TC穩(wěn)定n

E

Ia

T

電動汽車普遍采用PWM對電動機(jī)進(jìn)行調(diào)壓和調(diào)磁，以改變它的轉(zhuǎn)速。(3)屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速。3

電樞回路串電阻調(diào)速nn0T

電樞回路串電阻調(diào)速時，和Ia保持不變，所以屬恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速而允許輸出的功率隨轉(zhuǎn)速下降。且轉(zhuǎn)速n只能下調(diào)。特點(diǎn)：(1)設(shè)備簡單，操作方便。(2)機(jī)械特性軟，穩(wěn)定性差。(4)能量損耗大，只用于小型直流機(jī)。TL(3)調(diào)速范圍較小，一般D=2~2.5例:

有一他勵電動機(jī)，已知U=220V,Ia=53.8A,n=1500r/minRa=0.7。今將電樞電壓降低一半，而負(fù)載轉(zhuǎn)矩不變，問轉(zhuǎn)速降低多少？解:由T=KT

Ia可知，在保持負(fù)載轉(zhuǎn)矩和勵磁電流不變的條件下，電流也保持不變。電壓降低后的轉(zhuǎn)速n′對原來的轉(zhuǎn)速n之比為3.19

他勵直流電動機(jī)的制動1

能耗制動制動方法機(jī)械制動電氣制動能耗制動反接制動發(fā)電反饋制動

能耗制動時，電動機(jī)勵磁電流不變，電樞電壓U=0U=0UfIaM+_+_If

因?yàn)殡姌须娏鞣较蚋淖?，所以電磁轉(zhuǎn)矩方向也改變，為制動轉(zhuǎn)矩。2

能耗制動

此時機(jī)械特性方程為可見T=0時，n=0;T>0時，n<0;T<0時，n>0;所以，機(jī)械特性應(yīng)在二、四象限，并通過原點(diǎn)。nn0TTLAB-T制動過程:U=0Ia

反向T

反向?yàn)橹苿愚D(zhuǎn)矩n=0n

T3

反接制動1.電樞電壓反接制動此時電樞電流由變?yōu)?/p>

同樣因?yàn)殡姌须娏鞣较蚋淖儯噪姶呸D(zhuǎn)矩方向也改變，為制動轉(zhuǎn)矩。

此時機(jī)械特性方程為-n0n0TTLAB-TC制動過程:-UIa

反向T

反向?yàn)橹苿愚D(zhuǎn)矩C點(diǎn)時，n=0n

T4

回饋制動，當(dāng)n>n0時，使E>U，由原來的電動狀態(tài)轉(zhuǎn)為發(fā)電狀態(tài)。電樞電流

同樣電樞電流方向改變，所以電磁轉(zhuǎn)矩方向也改變，為制動轉(zhuǎn)矩。n0T-TLB3.19

串勵電動機(jī)的啟動、調(diào)速及制動啟動

串勵電動機(jī)的啟動方法與他勵電動機(jī)一樣，采用電樞串電阻和降壓啟動。但啟動轉(zhuǎn)矩較大

串勵電動機(jī)的調(diào)速方法與他勵電動機(jī)一樣。其原理與他勵電動機(jī)相同。調(diào)速制動

串勵電動機(jī)由于理想空載轉(zhuǎn)速無窮大，所以沒有回饋制動運(yùn)行狀態(tài)，只能進(jìn)行能耗和反接制動。Torque-speedcharacteristics

DCmotorsFig.5-10Wound-fielddcmotors.Fig.5-11Torque-speedcharacteristicsofwound-fielddcmotors.T=KT

Ia直流電動機(jī)的控制線性放大器PWM直流電機(jī)控制原理

車用直流電動機(jī)特性類型的選擇:(1)串勵直流電動機(jī)機(jī)械特性硬，適合車輛拖動。早期用途廣泛。但制動回饋、轉(zhuǎn)速、重量、效率、維護(hù)等問題，車用越來越少。(2)他勵直流電動機(jī)曾經(jīng)在車輛拖動中應(yīng)用廣泛。但讓位于效率更高的永磁有刷電機(jī)（缺點(diǎn)：勵磁恒定）(3)永磁無刷電機(jī)，轉(zhuǎn)速高、效率高、重量輕、調(diào)速方便。近年大量使用。直流無刷電機(jī)控制原理開關(guān)磁阻電機(jī)(switchedreluctancedrivesystem)電機(jī)結(jié)構(gòu)簡單、堅固、維護(hù)方便甚至免維護(hù)啟動及低速時轉(zhuǎn)矩大、電流小;高速恒功率區(qū)范圍寬、性能好，在寬廣轉(zhuǎn)速和功率范圍內(nèi)都具有高效率3.2開關(guān)磁阻電機(jī)（SRD）原理8/6極開關(guān)磁阻電動機(jī)結(jié)構(gòu)圖8/6極開關(guān)磁阻電動機(jī)控制方案

定、轉(zhuǎn)子的相對位置作為起始位置，依次給A→B→C→D相繞組通電，轉(zhuǎn)子即會逆著勵磁順序以逆時針方向連續(xù)旋轉(zhuǎn)；反之，依次給D→C→B→A相通電，則電動機(jī)會順時針方向轉(zhuǎn)動。開關(guān)磁阻電動機(jī)的轉(zhuǎn)向與相繞組的電流方向無關(guān)，只取決于相繞組通電的順序8/6極開關(guān)磁阻電動機(jī)控制器原理圖開關(guān)磁阻電動機(jī)特點(diǎn)1.系統(tǒng)效率高

開關(guān)磁阻電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)在其寬廣的調(diào)速范圍內(nèi)，整體效率比其它調(diào)速系統(tǒng)高出至少10%。在低轉(zhuǎn)速及非額定負(fù)載下高效率更加明顯。2.低速下可長期運(yùn)轉(zhuǎn)開關(guān)磁阻電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)在整個調(diào)速范圍內(nèi)均可帶負(fù)荷長期運(yùn)轉(zhuǎn)，電機(jī)及控制器的溫升均低于工作在額定負(fù)載時的溫升。3.高起動轉(zhuǎn)矩，低起動電流開關(guān)磁阻電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)起動轉(zhuǎn)矩達(dá)到額定轉(zhuǎn)矩的150%時，起動電流僅為額定電流的30%。4.三相輸入電源缺相或控制器輸出缺相不燒電動機(jī)三相輸入電源缺相，開關(guān)磁阻電動機(jī)或者欠功率運(yùn)行或者停機(jī)，不會燒毀電機(jī)和控制器。電動機(jī)輸入缺相只會導(dǎo)致電動機(jī)輸出功率減小，或者有可能導(dǎo)致電動機(jī)無法起動，對電機(jī)沒有影響。

5.過載能力強(qiáng)開關(guān)磁阻電動機(jī)過載能力強(qiáng)，當(dāng)負(fù)載短時遠(yuǎn)大于額定負(fù)載時，轉(zhuǎn)速會下降，保持最大輸出功率，不會出現(xiàn)過流現(xiàn)象。當(dāng)負(fù)載恢復(fù)正常時，轉(zhuǎn)速恢復(fù)到設(shè)定轉(zhuǎn)速。6.功率器件控制錯誤不會引起短路開關(guān)磁阻電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的上下橋臂功率器件和電機(jī)的繞組串聯(lián)，不存在功率器件由于控制錯誤或干擾導(dǎo)致短路而燒毀的現(xiàn)象。3.3三相異步電機(jī)的工作原理三相異步電機(jī)結(jié)構(gòu)1.三相異步電機(jī)結(jié)構(gòu)

機(jī)殼定子繞組1.定子部分:定子鐵心接線盒端蓋軸承

轉(zhuǎn)子繞組2.轉(zhuǎn)子部分轉(zhuǎn)子鐵心軸

三相異步電機(jī)工作原理三相異步電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)2.異步電機(jī)的工作原理定子繞組通入三相交流電流旋轉(zhuǎn)磁場切割轉(zhuǎn)子繞組轉(zhuǎn)子繞組產(chǎn)生感應(yīng)電勢轉(zhuǎn)子中產(chǎn)生感應(yīng)電流轉(zhuǎn)子電流與磁場作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩運(yùn)轉(zhuǎn)問題:旋轉(zhuǎn)磁場又是如何產(chǎn)生的呢?3.三相電機(jī)旋轉(zhuǎn)磁場電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)原理旋轉(zhuǎn)磁場產(chǎn)生的條件旋轉(zhuǎn)磁場原理極對數(shù)的形成規(guī)律三相電機(jī)旋轉(zhuǎn)磁場電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)原理旋轉(zhuǎn)磁場產(chǎn)生的條件旋轉(zhuǎn)磁場原理極對數(shù)的形成成規(guī)律三相電機(jī)旋轉(zhuǎn)磁場電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)原理旋轉(zhuǎn)磁場產(chǎn)生的條件旋轉(zhuǎn)磁場原理極對數(shù)的形成規(guī)律三相對稱繞組：——互差120度空間電角度。三相對稱電源：——互差120度時間電角度。三相電機(jī)旋轉(zhuǎn)磁場電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)原理旋轉(zhuǎn)磁場產(chǎn)生的條件旋轉(zhuǎn)磁場原理極對數(shù)的形成規(guī)律電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)原理旋轉(zhuǎn)磁場產(chǎn)生的條件旋轉(zhuǎn)磁場原理極對數(shù)的形成規(guī)律電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)原理旋轉(zhuǎn)磁場產(chǎn)生的條件旋轉(zhuǎn)磁場原理極對數(shù)的形成規(guī)律電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)原理旋轉(zhuǎn)磁場產(chǎn)生的條件旋轉(zhuǎn)磁場原理極對數(shù)的形成規(guī)律三相電機(jī)旋轉(zhuǎn)磁場電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)原理旋轉(zhuǎn)磁場產(chǎn)生的條件旋轉(zhuǎn)磁場原理極對數(shù)的形成規(guī)律4.基本概念1.旋轉(zhuǎn)磁場的方向由相序決定、改變相序就可改變?nèi)喈惒诫姍C(jī)的轉(zhuǎn)向.旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)向1.旋轉(zhuǎn)磁場的軸線總是與電流達(dá)到正的最大值的那一相繞組的軸線重合.2.三相對稱電流相序?yàn)閁-V-W.3.合成磁場的軸線依次由U相軸線轉(zhuǎn)到V相軸線再到W相軸線.2.旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速與電源頻率成正比，與極對數(shù)成反比.旋轉(zhuǎn)磁場的速度P=2P=11.旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)速度稱同步轉(zhuǎn)速.n1表示.2.n1=單位轉(zhuǎn)/分.3.同步轉(zhuǎn)速與頻率成正比,與極對數(shù)成反比.4.同步轉(zhuǎn)速成“有級”.P=1n1=3000P=2n1=1500(f1=50HZ)3.空間電角度、空間角度、時間電角度360度空間角度。720度空間電角度。360度空間角度。360度空間電角度。以時間軸為坐標(biāo)。一個周期為360度。4.旋轉(zhuǎn)磁場的幅值結(jié)論：合成磁勢的幅值是不變的。5.轉(zhuǎn)差與轉(zhuǎn)差率1.異步:從異步電機(jī)的工作原理可知,相對的切割運(yùn)動是產(chǎn)生感生電勢及感生電流的關(guān)鍵.2.對于電動運(yùn)行的異步電機(jī)而言,同步速度與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速總存在著差,稱轉(zhuǎn)差.3.4.轉(zhuǎn)差率:三相異步電機(jī)變頻調(diào)速原理交流電動機(jī)的同步轉(zhuǎn)速表達(dá)式：

n＝60f(1－s)/P式中n：異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)速；f：異步電動機(jī)的頻率；s：電動機(jī)轉(zhuǎn)差率；P：電動機(jī)極對數(shù)。轉(zhuǎn)速n與頻率f成正比，只要改變頻率f即可改變電動機(jī)的轉(zhuǎn)速

實(shí)際上僅僅改變電動機(jī)的頻率并不能獲得良好的變頻特性。由異步電機(jī)的電勢公式可知，外加電壓近似與頻率和磁通乘積成正比，即：

U∝E=C1fΦ

式中，C1為常數(shù)，因此有：Φ∝E/f≈U/f

若外加電壓不變，則磁通Φ隨頻率而改變，如頻率f下降，磁通Φ會增加，造成磁路過飽和，勵磁電流增加，功率因數(shù)下降，鐵心和線圈過熱，顯然這是不允許的。為此，要在降頻的同時還要降壓，這就要求頻率與電壓協(xié)調(diào)控制。此外，為了保持在調(diào)速時，電機(jī)產(chǎn)生最大轉(zhuǎn)矩不變，需要維持磁通不變，這可由頻率和電壓協(xié)調(diào)控制來實(shí)現(xiàn)，故稱為可變頻率可變電壓調(diào)速(VVVF)，簡稱變頻調(diào)速。

U/f=C的正弦脈寬調(diào)制(SPWM)控制方式控制電路結(jié)構(gòu)簡單、成本較低機(jī)械特性硬度也較好，能夠滿足一般傳動的平滑調(diào)速要求在低頻時，由于輸出電壓較低，轉(zhuǎn)矩受定子電阻壓降的影響比較顯著，使輸出最大轉(zhuǎn)矩減小另外，其機(jī)械特性終究沒有直流電動機(jī)硬，動態(tài)轉(zhuǎn)矩能力和靜態(tài)調(diào)速性能都還不盡如人意系統(tǒng)性能不高、控制曲線會隨負(fù)載的變化而變化，轉(zhuǎn)矩響應(yīng)慢、電機(jī)轉(zhuǎn)矩利用率不高，低速時因定子電阻和逆變器死區(qū)效應(yīng)的存在而性能下降，穩(wěn)定性變電壓空間矢量(SVPWM)控制方式它是以三相波形整體生成效果為前提，以逼近電機(jī)氣隙的理想圓形旋轉(zhuǎn)磁場軌跡為目的，一次生成三相調(diào)制波形，以內(nèi)切多邊形逼近圓的方式進(jìn)行控制的。進(jìn)一步改進(jìn)：引入頻率補(bǔ)償，消除速度控制的誤差；通過反饋估算磁鏈幅值，消除低速時定子電阻的影響；將輸出電壓、電流閉環(huán)，以提高動態(tài)的精度和穩(wěn)定度?？刂齐娐翻h(huán)節(jié)較多，且沒有引入轉(zhuǎn)矩的調(diào)節(jié)，所以系統(tǒng)性能沒有得到根本改善。3）矢量控制(VC)方式矢量控制實(shí)現(xiàn)的基本原理是通過測量和控制異步電動機(jī)定子電流矢量，根據(jù)磁場定向原理分別對異步電動機(jī)的勵磁電流和轉(zhuǎn)矩電流進(jìn)行控制，從而達(dá)到控制異步電動機(jī)轉(zhuǎn)矩的目的。具體是將異步電動機(jī)的定子電流矢量分解為產(chǎn)生磁場的電流分量(勵磁電流)和產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的電流分量(轉(zhuǎn)矩電流)分別加以控制，并同時控制兩分量間的幅值和相位，即控制定子電流矢量，所以稱這種控制方式稱為矢量控制方式其實(shí)質(zhì)是將交流電動機(jī)等效為直流電動機(jī)，分別對轉(zhuǎn)矩，磁場兩個分量進(jìn)行獨(dú)立控制。通過控制轉(zhuǎn)子磁鏈，然后分解定子電流而獲得轉(zhuǎn)矩和磁場兩個分量，經(jīng)坐標(biāo)變換，實(shí)現(xiàn)正交或解耦控制。由于矢量控制方式所依據(jù)的是準(zhǔn)確的被控異步電動機(jī)的參數(shù)，有的通用變頻器在使用時需要準(zhǔn)確地輸入異步電動機(jī)的參數(shù)，有的通用變頻器需要使用速度傳感器和編碼器。目前新型矢量控制通用變頻器中已經(jīng)具備異步電動機(jī)參數(shù)自動檢測、自動辨識、自適應(yīng)功能，在驅(qū)動異步電動機(jī)進(jìn)行正常運(yùn)轉(zhuǎn)之前可以自動地對異步電動機(jī)的參數(shù)進(jìn)行辨識，并根據(jù)辨識結(jié)果調(diào)整控制算法中的有關(guān)參數(shù)。矢量控制在實(shí)際應(yīng)用中，由于轉(zhuǎn)子磁鏈難以準(zhǔn)確觀測，系統(tǒng)特性受電動機(jī)參數(shù)的影響較大，且在等效直流電動機(jī)控制過程中所用矢量旋轉(zhuǎn)變換較復(fù)雜，使得實(shí)際的控制效果難以達(dá)到理想結(jié)果。（安川、ABB、西門子）4）直接轉(zhuǎn)矩控制(DTC)方式直接轉(zhuǎn)矩控制直接在定子坐標(biāo)系下分析交流電動機(jī)的數(shù)學(xué)模型，控制電動機(jī)的磁鏈和轉(zhuǎn)矩。

采用離散的兩點(diǎn)式調(diào)節(jié)器，把轉(zhuǎn)矩檢測值與轉(zhuǎn)矩給定值作比較，使轉(zhuǎn)矩波動限制在一定的容差范圍內(nèi)，容差的大小由頻率調(diào)節(jié)器來控制，并產(chǎn)生PWM脈寬調(diào)制信號，直接對逆變器的開關(guān)狀態(tài)進(jìn)行控制，以獲得高動態(tài)性能的轉(zhuǎn)矩輸出。它的控制效果不取決于異步電動機(jī)的數(shù)學(xué)模型是否能夠簡化，而是取決于轉(zhuǎn)矩的實(shí)際狀況，它不需要將交流電動機(jī)等效為直流電動機(jī)，因而省去了矢量旋轉(zhuǎn)變換中的許多復(fù)雜計算；它不需要模仿直流電動機(jī)的控制，也不需要為解耦而簡化交流電動機(jī)的數(shù)學(xué)模型控制結(jié)構(gòu)簡單、控制信號處理的物理概念明確、系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩響應(yīng)迅速且無超調(diào)，是一種具有高靜、動態(tài)性能的交流調(diào)速控制方式。是低速時轉(zhuǎn)矩脈動大，在啟動控制上要采用其它方案四種電驅(qū)動系統(tǒng)的綜合性能比較

電機(jī)類型優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)直流電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)

調(diào)速簡單，調(diào)速性能優(yōu)異

控制器功率開關(guān)器件少

調(diào)速系統(tǒng)不需要轉(zhuǎn)速或位

置傳感器

采用永磁結(jié)構(gòu)，節(jié)省勵磁

功率，提高電機(jī)效率。

最高轉(zhuǎn)速比較低，體積大，重量重，價格貴

直流電機(jī)控制系統(tǒng)

直流電機(jī)控制系統(tǒng)主要由斬波器和中央控制器構(gòu)成，其原理如圖所示：

電機(jī)類型優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)永磁無刷直流

電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)無刷結(jié)構(gòu)，效率高

運(yùn)行于高速，免維護(hù)

調(diào)速控制較異步電機(jī)簡單運(yùn)行時電機(jī)溫度高到一定程度會導(dǎo)致永磁體退磁現(xiàn)象。

需要轉(zhuǎn)子位置傳感器

弱磁調(diào)速比較困難

永磁無刷電機(jī)控制器

永磁無刷電機(jī)控制器與交流異步電機(jī)的控制器在結(jié)構(gòu)上有一些相似，但在控制方式、策略及輸出波形都有較大的差別。其結(jié)構(gòu)如下圖所示：電機(jī)類型優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)異步電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)適合于高速運(yùn)行，免維護(hù)控制復(fù)雜，控制器價格高，需要速度傳感器

開關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，適合于高速運(yùn)行

調(diào)速控制容易

電磁噪聲

轉(zhuǎn)矩脈動交流異步電機(jī)控制系統(tǒng)

交流異步電機(jī)控制系統(tǒng)主要由逆變器和中央控制器等部分組成，其原理如下圖所示：電動汽車電驅(qū)動系統(tǒng)的研究方向

電動汽車對電驅(qū)動系統(tǒng)的要求為，高可靠性，高性能，高效率，低成本。目前的研究方向主要在以下幾個方面：

電動汽車要求驅(qū)動系統(tǒng)盡可能的簡潔、可靠，所以目前的交流驅(qū)動系統(tǒng)中，無速度傳感器、無位置傳感器的交流驅(qū)動系統(tǒng)是發(fā)展方向之一。

最高效率控制在電動汽車上顯得特別重要。在異步電機(jī)控制中，某個轉(zhuǎn)矩可看成由定子電流的勵磁分量和轉(zhuǎn)矩分量產(chǎn)生的，優(yōu)化這兩個分量的組合可使定子電流減小，從而獲得最高效率控制。

電機(jī)參數(shù)的自動測量，控制系統(tǒng)參數(shù)的自動整定是高性能控制系統(tǒng)的一個標(biāo)志。當(dāng)運(yùn)行環(huán)境發(fā)生變化后，系統(tǒng)各種參數(shù)會發(fā)生變化，從而會偏離最佳運(yùn)行狀態(tài)。參數(shù)自動辨識、自動整定功能可使控制系統(tǒng)自動調(diào)整在最佳狀態(tài)。轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系與矢量控制定子坐標(biāo)系與