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第六章新能源汽車電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)新能源汽車概論(AR增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)版)職業(yè)院?!笆濉逼噷I(yè)規(guī)劃教材第六章新能源汽車電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)新能源汽車概論(AR增強(qiáng)現(xiàn)第四節(jié)永磁同步電動(dòng)機(jī)目錄導(dǎo)航第一節(jié)概述第三節(jié)三相異步感應(yīng)電動(dòng)機(jī)第二節(jié)直流電動(dòng)機(jī)第四節(jié)永磁同步電動(dòng)機(jī)第五節(jié)
磁阻電動(dòng)機(jī)第四節(jié)永磁同步電動(dòng)機(jī)目錄導(dǎo)航第一節(jié)概述第三節(jié)三相第一節(jié)概述新能源汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括能源、電機(jī)和控制器??刂破髦饕晒β誓K(電源的電子開關(guān)線路)和控制模塊(包括微處理器和相應(yīng)軟件)組成??刂破鞯淖饔檬菍?dòng)力源的電能轉(zhuǎn)變?yōu)檫m合于電機(jī)運(yùn)行的另一種形式的電能,所以控制器本質(zhì)上是一個(gè)電能變換控制裝置??刂破鬟x擇恰當(dāng)時(shí),驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的性能決定于電機(jī)。第一節(jié)概述新能源汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括能源、電機(jī)和控制器。控制器圖6.1電動(dòng)機(jī)研究開發(fā)歷程一、電動(dòng)機(jī)的類型電動(dòng)機(jī)是把電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的裝置。它被廣泛應(yīng)用于機(jī)械、冶金、石油、煤炭、化工、航空、交通、農(nóng)業(yè)等各種行業(yè)。常見的電機(jī)分類及其種類如下:直流電動(dòng)機(jī)永磁同步電動(dòng)機(jī)交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)圖6.1電動(dòng)機(jī)研究開發(fā)歷程一、電動(dòng)機(jī)的類型電動(dòng)機(jī)是把電能電動(dòng)機(jī)的類型常見的電動(dòng)機(jī)中適用于電力驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)的分類如表6.1所示。表6.1幾種典型電動(dòng)機(jī)的性能特性性能及類型直流電動(dòng)機(jī)異步電動(dòng)機(jī)永磁同步電動(dòng)機(jī)開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速范圍/rpm4000~600012000~200004000~10000>15000功率密度低中高較高電動(dòng)機(jī)重量重中輕輕電動(dòng)機(jī)體積大中小小可靠性一般好優(yōu)良好結(jié)構(gòu)堅(jiān)固性差好好好控制器成本低高高一般電動(dòng)機(jī)的類型常見的電動(dòng)機(jī)中適用于電力驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)的分類如表6(b)(c)圖6.2新能源汽車電動(dòng)機(jī)的位置示意圖新能源動(dòng)力汽車,其特點(diǎn)是將不同類型的能源轉(zhuǎn)換為電能,電動(dòng)機(jī)將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能,并通過傳動(dòng)系統(tǒng)將機(jī)械能傳遞到車輪驅(qū)動(dòng)車輛行駛。電動(dòng)機(jī)在動(dòng)力系統(tǒng)中的位置如圖6.2所示。電動(dòng)機(jī)可單獨(dú)驅(qū)動(dòng)汽車行駛,在市區(qū)實(shí)現(xiàn)零排放。不同的汽車對電機(jī)的功能要求不同。二、新能源驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中電動(dòng)機(jī)的功用1.純電動(dòng)汽車對電機(jī)的要求電動(dòng)汽車對電機(jī)的要求是功率和轉(zhuǎn)矩應(yīng)滿足電動(dòng)車輛動(dòng)力性能的要求,適應(yīng)車輛頻繁的起動(dòng)、加速、制動(dòng)減速和倒車的運(yùn)動(dòng)要求;一般要求電機(jī)能承受2~4倍的過載,并能實(shí)現(xiàn)四象限的運(yùn)轉(zhuǎn)和高效回收車輛在制動(dòng)是的反饋能量;電機(jī)工作電壓高、轉(zhuǎn)速高可以提高電機(jī)的比功率,減小電機(jī)的尺寸、降低重量和有利于在車輛上的安裝布置;電機(jī)具有良好的可靠性、耐溫、耐濕,結(jié)構(gòu)簡單維修方便。2.混合動(dòng)力汽車對電機(jī)的要求混合動(dòng)力汽車對電機(jī)的要求是電動(dòng)機(jī)可單獨(dú)驅(qū)動(dòng)汽車行駛,在市區(qū)實(shí)現(xiàn)零排放。電動(dòng)機(jī)在汽車啟動(dòng)、加速、大負(fù)荷運(yùn)行時(shí)可以與發(fā)動(dòng)機(jī)共同驅(qū)動(dòng)汽車,在減速制動(dòng)時(shí)以再生模式工作,起回收制動(dòng)能量作用,與發(fā)電機(jī)功能相同。(b)(c)新能源動(dòng)力汽車,其特點(diǎn)是將不同類型的能三、新能源汽車對驅(qū)動(dòng)電機(jī)的性能要求1.高電壓2.高轉(zhuǎn)速3.起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大、調(diào)速范圍寬4.
防過載能力強(qiáng)5.具有高可控性、穩(wěn)態(tài)精度、動(dòng)態(tài)性能,機(jī)械效率高,以滿足多部電機(jī)協(xié)調(diào)運(yùn)行。6.可兼做發(fā)電機(jī)使用7.安全有保障具有高可控性、穩(wěn)態(tài)精度、動(dòng)態(tài)性能,機(jī)械效率高,以滿足多部電機(jī)協(xié)調(diào)運(yùn)行。安全有保障8.結(jié)構(gòu)簡單,適合大批量生產(chǎn),使用維修方便,價(jià)格便宜三、新能源汽車對驅(qū)動(dòng)電機(jī)的性能要求1.高電壓2.高轉(zhuǎn)速3.起目錄導(dǎo)航第一節(jié)概述第二節(jié)直流電動(dòng)機(jī)第三節(jié)
三相異步感應(yīng)電動(dòng)機(jī)第四節(jié)永磁同步電動(dòng)機(jī)第五節(jié)
磁阻電動(dòng)機(jī)目錄導(dǎo)航第一節(jié)概述第二節(jié)直流電動(dòng)機(jī)第三節(jié)三相異圖6.6直流電動(dòng)機(jī)構(gòu)造1.直流電動(dòng)機(jī)組成第二節(jié)直流電動(dòng)機(jī)一、直流電動(dòng)機(jī)的工作原理如圖6.6所示,直流電動(dòng)機(jī)分為兩部分,定子與轉(zhuǎn)子。定子包括:主磁極,機(jī)座,換向極,電刷裝置等。轉(zhuǎn)子包括:電樞鐵芯,電樞繞組,換向器,軸和風(fēng)扇等。定子和轉(zhuǎn)子之間由空氣隙分開。(1)定子定子就是發(fā)動(dòng)機(jī)中固定不動(dòng)的部分,它主要由主磁極、機(jī)座和電刷裝置組成。主磁極是由主磁極鐵芯(極心和極掌)和勵(lì)磁繞組組成,其作用時(shí)用來產(chǎn)生磁場。極心上放置勵(lì)磁繞組,極掌的作用是使電動(dòng)機(jī)空氣隙中磁感應(yīng)強(qiáng)度分配最為合理,并用來阻擋勵(lì)磁繞組。主磁極用硅鋼片疊成,固定在機(jī)座上。機(jī)座也是磁路的一部分,常用鑄鋼制成。電刷是引入電流的裝置,其位置固定不變。它與轉(zhuǎn)動(dòng)的交換器作滑動(dòng)連接,將外加的直流電流引入電樞繞組中,使其轉(zhuǎn)化為交流電流。在微型直流電動(dòng)機(jī)中,也有用永久磁鐵作磁極的。圖6.6直流電動(dòng)機(jī)構(gòu)造1.直流電動(dòng)機(jī)組成第二節(jié)直流電動(dòng)機(jī)一(2)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子是電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)部分,主要由電樞和換向器組成。電樞是電動(dòng)機(jī)中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢的部分,主要包括電樞鐵芯和電樞饒組。電樞鐵芯成圓柱形,由硅鋼片疊成,表面沖有槽,槽中放電樞繞組。通有電流的電樞繞組在磁場中受到電磁力矩的作用,驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn),起了能量轉(zhuǎn)換的樞紐作用,故稱“電樞”。換向器又稱整流子,是直流電動(dòng)機(jī)的一種特殊裝置。它是由楔形銅片疊成,片間用云母墊片絕緣。換向片嵌放在套筒上,用壓圈固定后成為換向器再壓裝,在轉(zhuǎn)軸上電樞繞組的導(dǎo)線按一定的規(guī)則焊接在換向片突出的叉口中。在換向器表面用彈簧壓著固定的電刷,使轉(zhuǎn)動(dòng)的電樞繞組得以同外電路連接起來,并實(shí)現(xiàn)將外部直流電流轉(zhuǎn)化為電樞繞組內(nèi)的交流電流。1、直流電動(dòng)機(jī)的組成第二節(jié)直流電動(dòng)機(jī)(2)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子是電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)部分,主要由電樞和換向器組成。電第二節(jié)直流電動(dòng)機(jī)2.直流電動(dòng)機(jī)工作原理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(dòng),總是N極有效邊的電流方向向里,S極有效邊的電流方向向外。電動(dòng)機(jī)電樞繞組通電后受力(左手定則)按逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)。線圈在磁場中旋轉(zhuǎn)將在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢,由右手定則,感應(yīng)電動(dòng)勢的方向與電流的方向相反,也稱為反電動(dòng)勢。雖然電流方向使交替變化,但線圈所受電磁力的方向不改變,因而線圈可以連續(xù)地按逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)。第二節(jié)直流電動(dòng)機(jī)2.直流電動(dòng)機(jī)工作原理直流電從兩電刷之間通圖6.8個(gè)種勵(lì)磁方式的直流電動(dòng)機(jī)他勵(lì)(b)并勵(lì)(c)串勵(lì)(d)積復(fù)勵(lì)(e)差復(fù)勵(lì)第二節(jié)直流電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)是根據(jù)電磁感應(yīng)原理實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換的,電機(jī)磁場的建立的兩種途徑:一是對勵(lì)磁線圈通電產(chǎn)生磁場,二是使用永久磁鐵形成磁場。直流電動(dòng)機(jī)使用線圈勵(lì)磁分為他勵(lì)和自勵(lì)兩類,而直流電動(dòng)機(jī)的性能隨著勵(lì)磁方式不同將產(chǎn)生很大差別。他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁線圈與轉(zhuǎn)子電樞的電壓分開,他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)能夠分別控制勵(lì)磁電流和電樞電流,實(shí)現(xiàn)對他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的控制。他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)具有線性特性和穩(wěn)定輸出的特性,可以擴(kuò)大其調(diào)速范圍,能夠?qū)崿F(xiàn)在減速和制動(dòng)是的再生制動(dòng),回收一部分能量。他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁電路如圖6.8(a)所示。由其它直流電源單獨(dú)供給電流,而與電樞繞組無連接關(guān)系。自勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁電流由自身供給,根據(jù)勵(lì)磁繞組與電樞繞組的連接關(guān)系,又可分為并勵(lì)、串勵(lì)和復(fù)勵(lì)三種。3、直流電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁圖6.8個(gè)種勵(lì)磁方式的直流電動(dòng)機(jī)第二節(jié)直流電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)是根第二節(jié)直流電動(dòng)機(jī)BLDCM是隨電子技術(shù)的發(fā)展而出現(xiàn)的一種新型電動(dòng)機(jī)。它以電子換向裝置代替了直流電動(dòng)機(jī)的電刷和換向器,其特性與普通直流電動(dòng)機(jī)相類似,但是在性能上保持了普通直流電動(dòng)機(jī)的優(yōu)點(diǎn)而克服了其缺點(diǎn)。它具有調(diào)速范圍寬,啟動(dòng)迅速、壽命長、維護(hù)方便、可靠性高,噪聲較低、無換向火花和無線電干擾等特點(diǎn)。無刷電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子上即無銅損又無鉄耗,其效率比同容量異步電動(dòng)機(jī)提高10%~12%.
4、無刷直流電動(dòng)機(jī)BLDCM(brushlessDCmotor)圖6.9直流無刷電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)1.)直流無刷電動(dòng)機(jī)組成與功用無刷直流電動(dòng)機(jī)由電動(dòng)機(jī)本體、轉(zhuǎn)子位置傳感器和電子換向電路三個(gè)基本部分組成。其定子繞組多做成三相對稱星形接法,同三相異步電動(dòng)機(jī)十分相似,轉(zhuǎn)子上粘有已充磁的永磁體,為了檢測電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的極性,在電動(dòng)機(jī)內(nèi)裝有位置傳感器。電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)組成如圖6.9所示。驅(qū)動(dòng)器由功率電子器件和集成電路等構(gòu)成,其功能是:接受電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、停止、制動(dòng)信號,以控制電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、停止和制動(dòng);接受位置傳感器信號和正反轉(zhuǎn)信號,用來控制逆變橋各功率管的通斷,產(chǎn)生連續(xù)轉(zhuǎn)矩;接受速度指令和速度反饋信號,用來控制和調(diào)整轉(zhuǎn)速;提供保護(hù)和顯示等等。第二節(jié)直流電動(dòng)機(jī)BLDCM是隨電子技術(shù)的發(fā)展而出現(xiàn)的一種2.)直流無刷電動(dòng)機(jī)工作原理無刷直流電機(jī)的工作原理比較復(fù)雜,其工作原理如圖6.10所示,主要是通過轉(zhuǎn)子位置傳感器輸出信號控制電子換相線路去驅(qū)動(dòng)逆變器的功率開關(guān)器件,使電樞繞組依次通電,從而在定子上產(chǎn)生跳躍式旋轉(zhuǎn)磁場,拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。隨著電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng),轉(zhuǎn)子位置傳感器又不懂送出位置信號,以不斷改變電樞繞組的通電狀態(tài),使得在某一磁極下導(dǎo)體中電流方向保持不變,這樣電動(dòng)機(jī)就能旋轉(zhuǎn)起來了。無刷直流電機(jī)的電子換向電路原理如圖6.11所示。4、無刷直流電動(dòng)機(jī)BLDCM(brushlessDCmotor)第二節(jié)直流電動(dòng)機(jī)圖6.11無刷電動(dòng)機(jī)電子換向驅(qū)動(dòng)電路2.)直流無刷電動(dòng)機(jī)工作原理無刷直流電機(jī)的工作原理比較復(fù)目錄導(dǎo)航第一節(jié)概述第二節(jié)直流電動(dòng)機(jī)第三節(jié)
三相異步感應(yīng)電動(dòng)機(jī)第四節(jié)永磁同步電動(dòng)機(jī)第五節(jié)
磁阻電動(dòng)機(jī)目錄導(dǎo)航第一節(jié)概述第二節(jié)直流電動(dòng)機(jī)第三節(jié)三相異步感第三節(jié)三相交流電動(dòng)機(jī)同步電動(dòng)機(jī)異步電動(dòng)機(jī)如果電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速不等于定子旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速,則轉(zhuǎn)子與定子旋轉(zhuǎn)磁場在空間旋轉(zhuǎn)時(shí)不同步,則稱其位異步電動(dòng)機(jī)。。
如果電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速與定子旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速相等,轉(zhuǎn)子與定子旋轉(zhuǎn)磁場在空間同步地旋轉(zhuǎn),這種電動(dòng)機(jī)別稱為同步電動(dòng)機(jī)。交流電動(dòng)機(jī)可分為同步電動(dòng)機(jī)和異步電動(dòng)機(jī)兩大類。第三節(jié)三相交流電動(dòng)機(jī)同步電動(dòng)機(jī)異步電動(dòng)機(jī)如果電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)二、三相異步感應(yīng)電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)如圖6.12所示,主要由定子、轉(zhuǎn)子、機(jī)座、支架、外殼、風(fēng)扇罩和冷卻風(fēng)扇等組成。感應(yīng)式電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子與定子之間沒有任何電氣上的聯(lián)系,能量的傳遞全靠電磁感應(yīng)作用。轉(zhuǎn)子和定子間有個(gè)非常小的空氣氣隙將轉(zhuǎn)子與定子隔開,根據(jù)電動(dòng)機(jī)容量的大小不同,氣隙一般在0.4~4mm的范圍內(nèi)。氣隙過小,使電動(dòng)機(jī)裝配困難,高次諧波磁場增強(qiáng),附加損耗增加,啟動(dòng)性能變差以及運(yùn)行不可靠。氣隙過大,則電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)的功率因數(shù)降低。鼠籠式電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子由硅鋼片和鼠籠型繞組構(gòu)成,如圖6.16所示。轉(zhuǎn)子繞組分為銅排和銅條構(gòu)成的籠型結(jié)構(gòu)(圖6.16(b))或由鑄鋁形成的籠式結(jié)構(gòu)(圖6.16(c))。銅質(zhì)鼠籠轉(zhuǎn)子的特點(diǎn)是疊壓硅鋼片鐵芯(圖6.16(a))兩端各用一個(gè)銅環(huán),兩個(gè)銅環(huán)由若干銅條穿過鐵芯槽連接而成。鋁鑄轉(zhuǎn)子的的特點(diǎn)是轉(zhuǎn)子導(dǎo)條和端環(huán)機(jī)風(fēng)扇葉片用鋁一次澆鑄而成,多用于100kWY以下的異步電動(dòng)機(jī)。圖6.12三相感應(yīng)式電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)(a)(c)圖6.16鼠籠式轉(zhuǎn)子的組成(b)二、三相異步感應(yīng)電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)如圖6.12所三、三相異步電動(dòng)機(jī)工作原理1.繞組旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生假定三相異步電動(dòng)機(jī)定子繞組的連接方法如圖6.17所示的星形連接,單個(gè)繞組的始端分別為ABC;末端分別為XYZ。三相對稱繞組分別為AX、BY、CZ并接在三相正弦交流電源上,通入三相交變電流。一般規(guī)定,電流為正值時(shí)從繞組的始端流入(A、B、C端),從繞組的末端流出(X、Y、Z);為負(fù)值時(shí)相反。據(jù)此規(guī)則,可得到三相電流產(chǎn)生的磁場隨時(shí)間變化的關(guān)系。2.異步電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)向異步電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向與通入繞組的三相交流電相序有關(guān)。任意對調(diào)兩根三相電源街道定子繞組上的導(dǎo)線,就可以改變異步電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向。3.異步電動(dòng)機(jī)的工作原理由于旋轉(zhuǎn)磁場不斷切割轉(zhuǎn)子中的閉合導(dǎo)體,產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢和感應(yīng)電流,再由轉(zhuǎn)子中的感應(yīng)電流和旋轉(zhuǎn)磁場的相互作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩,使得轉(zhuǎn)子隨著旋轉(zhuǎn)磁場的方向同向運(yùn)轉(zhuǎn)。在異步電動(dòng)機(jī)中,為保持旋轉(zhuǎn)磁場始終切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)體產(chǎn)生感應(yīng)電流,轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速小于旋轉(zhuǎn)磁場的速度。(b)(c)圖6.18三相交流電波形與在定子繞線形成測旋轉(zhuǎn)磁場圖6.19籠型異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子繞組電流方向三、三相異步電動(dòng)機(jī)工作原理1.繞組旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生假定三相異三相異步感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的控制電動(dòng)車中應(yīng)用鼠籠式轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動(dòng)機(jī),三相異步感應(yīng)電動(dòng)機(jī)不能用直流電直接驅(qū)動(dòng),需要使用逆變器將直流電變換為頻率和幅值可調(diào)節(jié)的交流電,來實(shí)現(xiàn)對異步感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的控制。交流異步電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)與驅(qū)動(dòng)電路結(jié)構(gòu)如圖6.20所示。由于不能直接使用直流電源驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī),需要使用功率半導(dǎo)體器件構(gòu)成的逆變器,將直流電轉(zhuǎn)換為頻率和幅值都可以調(diào)節(jié)的三相交流電,通過微機(jī)控制器實(shí)現(xiàn)對三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩的控制。圖6.20三相異步電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)圖三相異步感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的控制電動(dòng)車中應(yīng)用鼠籠式轉(zhuǎn)子感三相異步電動(dòng)機(jī)在新能源汽車中應(yīng)用如圖6.21所示為采用三相異步電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)橋。異步電動(dòng)機(jī)由三相交流電驅(qū)動(dòng),變頻調(diào)速是電動(dòng)機(jī)首先要具備的功能,因?yàn)?,純電?dòng)車的車輪由電動(dòng)機(jī)和差速器組成的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行驅(qū)動(dòng),電動(dòng)機(jī)本身的轉(zhuǎn)速范圍即可滿足車輛的行駛需要。但是,在變頻調(diào)速的性能方面,還是對電動(dòng)機(jī)提出了較高的要求,另外,倒車也是日常駕駛時(shí)經(jīng)常遇到的問題,所以,還需要電動(dòng)機(jī)能夠自如的在正反轉(zhuǎn)狀態(tài)間切換。異步電動(dòng)機(jī)具備變頻調(diào)速的能力,其效果相當(dāng)于我們所理解的裝配有無級變速箱的車輛在加速時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與車速較為線性的對應(yīng)關(guān)系。而上面提到的倒車問題,異步電動(dòng)機(jī)也可輕易通過自身正反轉(zhuǎn)的切換給予滿足。異步電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)動(dòng)能回收也更為容易。車輛滑行或制動(dòng)時(shí),車輪反拖電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng),在這個(gè)工況下,電動(dòng)機(jī)可進(jìn)行發(fā)電并將電能回收到電池中,以此延長車輛的續(xù)航里程。圖6.21三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)在電動(dòng)汽車上的應(yīng)用與安裝實(shí)例三相異步電動(dòng)機(jī)在新能源汽車中應(yīng)用如圖6.21所示為采用三相異目錄導(dǎo)航第一節(jié)概述第二節(jié)直流電動(dòng)機(jī)第三節(jié)
三相異步感應(yīng)電動(dòng)機(jī)第四節(jié)永磁同步電動(dòng)機(jī)第四節(jié)永磁同步電動(dòng)機(jī)第四節(jié)永磁同步電動(dòng)機(jī)第四節(jié)永磁同步電動(dòng)機(jī)第四節(jié)永磁同步電動(dòng)機(jī)第四節(jié)永磁同步電動(dòng)機(jī)第五節(jié)
磁阻電動(dòng)機(jī)目錄導(dǎo)航第一節(jié)概述第二節(jié)直流電動(dòng)機(jī)第三節(jié)三相異第四節(jié)永磁同步電動(dòng)機(jī)永磁同步電動(dòng)機(jī)廣義上講永磁電機(jī)是指使用了永磁體的電機(jī),這類電機(jī)不需要?jiǎng)?lì)磁。永磁同步電動(dòng)機(jī)PMSM(permanentmagnetsynchronousmotor)的特點(diǎn)是輸入交流正弦或近似正弦波,再用連續(xù)轉(zhuǎn)子位置反饋信號來控制換向。PMSM的發(fā)展得益于稀土永磁體的發(fā)現(xiàn)。用稀土永磁體制造的電動(dòng)機(jī)的磁體體積較原來磁場極所占空間小,并且沒有損耗,不發(fā)熱,與傳統(tǒng)的電動(dòng)機(jī)相比有明顯優(yōu)勢。電動(dòng)機(jī)中永磁體最基本的作用是在某以特定的空間產(chǎn)生恒定的磁場,并且維持此磁場不需要外部電源,因此永磁材料對PMSM性能的影響很大,第四節(jié)永磁同步電動(dòng)機(jī)永磁同步電動(dòng)機(jī)廣義上講永磁電機(jī)是指使用了一、永磁材料基礎(chǔ)知識永磁鐵氧體是常見的永磁材料的一種,它以SrO或BaO及Fe為原料,通過陶瓷工藝(預(yù)燒、破碎、制粉、壓制成型、燒結(jié)賀紅磨加工)制作而成。在永磁材料中,它是綜合磁性能最低的,如果使用它制作電動(dòng)機(jī),則電動(dòng)機(jī)體積相當(dāng)龐大。常見的永磁材料還有稀土鈷(如釤鈷SmCo)、稀土銣、銣鐵硼NdFeB、鋁鎳鈷、稀土鐵氮(RE.Fe.N系)和稀土鐵碳(RE.Fe.C系)等。1.永磁材料分類與特點(diǎn)銣鐵硼NdFeB系永磁體是目前磁性最高的永磁材料。釤鈷SmCo磁體盡管其性能優(yōu)異,但含有儲(chǔ)量稀少的稀土金屬釤,因稀缺和價(jià)格昂貴限制了其應(yīng)用推廣。鋁鎳鈷材料是一種鋁、鎳、鈷的合金,耐高溫、耐腐蝕、剩磁高,但矯頑能力低,抗去磁能低。稀土永磁材料是現(xiàn)在已知的綜合性能最高的一種永磁材料,它比19世紀(jì)使用的磁鋼的磁性能高100倍,比鐵氧體、鋁鎳鈷性能優(yōu)越的多,比昂貴的鉑鈷合金的磁性能還高一倍。永磁材料為鐵磁材料的一種,特點(diǎn)是矯頑磁場強(qiáng)度大于1Ka/m。一、永磁材料基礎(chǔ)知識永磁鐵氧體是常見的永磁材料的一種,它以S二、永磁同步電動(dòng)機(jī)的原理永磁同步電動(dòng)機(jī)的工作原理如圖6.22所示。電機(jī)的轉(zhuǎn)子為永久磁鐵,定子鐵芯上饒有線圈繞組。對于雙繞組同步電動(dòng)機(jī)當(dāng)定子的A、B相電流的方向改變時(shí),定子的A、B相的磁場方向改變,因此永久磁鐵就可以旋轉(zhuǎn)。對于三相繞組永磁同步電動(dòng)機(jī),轉(zhuǎn)子的永久磁鐵NS極沿圓周方向交替排列,定子線圈繞組呈圖6.22(b)所示等角度排列,當(dāng)對定子繞組順序通電,定子可以看做是以速度n旋轉(zhuǎn)的磁場。電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí),通過改變定子的繞組電流方向和通電時(shí)間,始終保持轉(zhuǎn)子磁針附近的定子磁極與轉(zhuǎn)子磁針磁極相反,使轉(zhuǎn)子像磁針在旋轉(zhuǎn)磁場中旋轉(zhuǎn)一樣,隨著定子的旋轉(zhuǎn)磁場同步旋轉(zhuǎn)。
(a)兩相式(b)三相式圖6.22永磁同步電動(dòng)機(jī)的原理NS二、永磁同步電動(dòng)機(jī)的原理永磁同步電動(dòng)機(jī)的工作原理如圖6.22
永磁同步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)永磁同步電動(dòng)機(jī)的主要組成如圖6.23所示,由電機(jī)外殼、定子鐵芯和定子繞組、轉(zhuǎn)子與永磁體、電機(jī)引線、信號檢測器、檢測器引線等組成。定子與傳統(tǒng)同步電機(jī)相同,轉(zhuǎn)子采用徑向永久磁鐵做成的磁極,轉(zhuǎn)子上粘有銣鐵硼磁鋼。轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場同步旋轉(zhuǎn),旋轉(zhuǎn)磁場的速度取決于電源頻率。與多相交流同步電動(dòng)機(jī)和感應(yīng)電動(dòng)機(jī)類似,永磁同步電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生理想的恒轉(zhuǎn)矩或稱平穩(wěn)轉(zhuǎn)矩。永磁同步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)永磁同步電動(dòng)機(jī)的主要組成四、永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子是永磁同步電機(jī)最為關(guān)鍵的部件之一。永磁體在轉(zhuǎn)子上的安裝位置有表面式(突出式和插入式)和內(nèi)置式,如圖6.24所示。表面凸出式SMPM(surfacemountedpermanentmotor)其特點(diǎn)是具有結(jié)構(gòu)簡單、制造成本低、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小、動(dòng)態(tài)響應(yīng)快、轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)低等優(yōu)點(diǎn)。但由于弱磁調(diào)速范圍小,功率密度低。表面插入式結(jié)構(gòu)IPM(insertpermanentmagnet)特點(diǎn)是可充分利用轉(zhuǎn)子磁路不對稱性所產(chǎn)生的磁阻轉(zhuǎn)矩,提高電動(dòng)機(jī)的功率密度,動(dòng)態(tài)性能較凸出式有所改善,制造工藝也較簡單,但漏磁系數(shù)和制造成本都大。內(nèi)置式IPM(interiorpermanentmotor)內(nèi)置式永磁同步電動(dòng)機(jī)也稱為混合式永磁同步電動(dòng)機(jī)。該電動(dòng)機(jī)在永磁轉(zhuǎn)矩的基礎(chǔ)上疊加了磁阻轉(zhuǎn)矩。磁阻轉(zhuǎn)矩的存在有助于提高電動(dòng)機(jī)的過載能力和功率密度,而且易于弱磁調(diào)速,擴(kuò)大恒功率范圍運(yùn)行。內(nèi)置式結(jié)構(gòu)的永磁體位于轉(zhuǎn)子內(nèi)部,按永磁體磁化方向與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向的相互關(guān)系,內(nèi)置式磁路結(jié)構(gòu)有分為徑向式、切向式和混合式三種。內(nèi)置式永磁體磁路結(jié)構(gòu)如圖6.25所示。圖6.24永磁轉(zhuǎn)子的類型圖6.25內(nèi)置式永磁體的磁路結(jié)構(gòu)四、永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子是永磁同步電機(jī)最為關(guān)鍵的部件之一永磁同步電動(dòng)機(jī)的工作原理永磁同步電動(dòng)機(jī)的定子通常稱為三相對稱繞組,產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場的角速度ω與電動(dòng)機(jī)的磁極對數(shù)P成反比,與電源頻率f成正比,即ω=2πf/p其中p為電動(dòng)機(jī)磁極對數(shù)。工作時(shí),旋轉(zhuǎn)磁場與已充磁的磁極作用,帶動(dòng)轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場同步旋轉(zhuǎn)并力圖使定子轉(zhuǎn)子磁場軸線對齊。當(dāng)外加負(fù)載轉(zhuǎn)矩以后,轉(zhuǎn)子磁場軸線將落后定子磁場軸線一個(gè)θ功率角,負(fù)載越大,θ角也越大,直到一個(gè)極限角度θm,電動(dòng)機(jī)失步為止。永磁同步電動(dòng)機(jī)的工作原理永磁同步電動(dòng)機(jī)的定子通常稱為三相對永磁同步電動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)永磁同步電動(dòng)機(jī)因應(yīng)用永磁體,所以不用勵(lì)磁,從而省去了勵(lì)磁功率。永磁同步電動(dòng)機(jī)同步運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),轉(zhuǎn)子既無能耗又無鐵損,因而效率提高,損耗降低,無功功率很小,其功率因數(shù)0.95以上。其主要特點(diǎn)可歸納為如下幾個(gè)方面:高效節(jié)能、功率因數(shù)高。永磁同步電動(dòng)機(jī)以其他電動(dòng)機(jī)一般效率達(dá)到95%以上,比Y系列異步電動(dòng)機(jī)提高10%~15%。因永磁同步電動(dòng)機(jī)沒有勵(lì)磁功率,無功損耗很小,功率因數(shù)>0.95~0.99,接近與1,系統(tǒng)綜合節(jié)電明顯。效率曲線平直。永磁同步電動(dòng)機(jī)效率曲線好,負(fù)載在1/4時(shí),效率仍能達(dá)到92%以上。結(jié)構(gòu)簡單,便于維護(hù)。以一般異步電動(dòng)機(jī)相同,主要有定子、轉(zhuǎn)子、機(jī)殼構(gòu)成,無滑環(huán)、無電刷、結(jié)構(gòu)簡單、壽命長、維護(hù)方便。調(diào)速精度高。永磁同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速完全與頻率同步,不受電源電壓和負(fù)載變化的影響,在任何情況下永磁同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速與同步轉(zhuǎn)速的誤差都不大于0.25r/min,如果超過5r/min就進(jìn)入失步狀態(tài)。圖6.26大眾途銳混合動(dòng)力汽車永磁同步電動(dòng)機(jī)分解結(jié)構(gòu)永磁同步電動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)永磁同步電動(dòng)機(jī)因應(yīng)用永磁體,所以不用勵(lì)磁永磁同步電動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)的組成永磁同步電動(dòng)機(jī)工作時(shí)需要對電機(jī)進(jìn)行空氣或液體冷卻。工作時(shí)定子鐵芯繞組浸在冷卻油中,多余的冷卻液進(jìn)入溢出的收集器中,整個(gè)冷卻液在冷卻油泵的作用下循環(huán),通過帶有冷卻管的機(jī)殼將工作過程的熱量散出。如圖6.27所示為永磁同步電機(jī)是利用冷卻泵形成液體循環(huán),通過殼體上的冷卻水道將電機(jī)熱量送到散熱器后散到空氣中。圖6-27永磁同步電機(jī)具有冷卻水道的殼體永磁同步電動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)的組成永磁同步電動(dòng)機(jī)工作時(shí)需要對電機(jī)進(jìn)永磁同步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)圖6.28所示為日產(chǎn)公司的英菲尼迪混動(dòng)動(dòng)力汽車采用的永磁同步電動(dòng)機(jī)的定子與轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu),如圖6.29所示為該電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路。該電機(jī)采用三相定子繞組,需要通過三相交流電在定子繞組中產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場,驅(qū)動(dòng)永磁轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場做同步運(yùn)轉(zhuǎn)。這個(gè)任務(wù)由控制器發(fā)出的脈寬信號按照一定的規(guī)律控制功率開關(guān)元件實(shí)現(xiàn)。電動(dòng)機(jī)控制器根據(jù)解析器和電流傳感器的反饋信號,調(diào)節(jié)脈寬信號,改變定子繞組的供電頻率和電流,以滿足車速和轉(zhuǎn)矩的需求。圖6.29永磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制電路圖6-28日產(chǎn)英菲尼迪混合動(dòng)力汽車永磁同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子、定子結(jié)構(gòu)永磁同步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)圖6.28所示為日產(chǎn)公司的英菲尼迪混動(dòng)動(dòng)力目錄導(dǎo)航第一節(jié)概述第二節(jié)直流電動(dòng)機(jī)第三節(jié)
三相異步感應(yīng)電動(dòng)機(jī)第四節(jié)永磁同步電動(dòng)機(jī)第四節(jié)永磁同步電動(dòng)機(jī)第四節(jié)永磁同步電動(dòng)機(jī)第四節(jié)永磁同步電動(dòng)機(jī)第四節(jié)永磁同步電動(dòng)機(jī)第四節(jié)永磁同步電動(dòng)機(jī)第五節(jié)
磁阻電動(dòng)機(jī)目錄導(dǎo)航第一節(jié)概述第二節(jié)直流電動(dòng)機(jī)第三節(jié)三相異第五節(jié)
磁阻電動(dòng)機(jī)一、概述磁阻電動(dòng)機(jī)是利用轉(zhuǎn)子磁阻不均勻而產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的小功率同步電動(dòng)機(jī),又稱反應(yīng)式同步電動(dòng)機(jī)。它不依靠定、轉(zhuǎn)子繞組電流所產(chǎn)生磁場的相互作用而產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩,而是依靠“磁阻最小原理”產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。所謂“磁阻最小原理”,即:“磁通總是沿著磁導(dǎo)最小的路徑閉合,從而產(chǎn)生磁拉力,進(jìn)而形成磁阻性質(zhì)的電磁轉(zhuǎn)矩”和“磁力線具有力圖縮短磁通路徑以減小磁阻和增大磁導(dǎo)的本性”。如圖6-30所示,當(dāng)定子繞組均不通電時(shí),轉(zhuǎn)子可以停在任意位置,當(dāng)給B定子線圈通電,則轉(zhuǎn)子被吸引并停留在空氣間隙最小的平衡位置上。一、概述最早的磁阻是電動(dòng)機(jī)由dawidsen于1838年制造,但在其后一段漫長的時(shí)間內(nèi),它一直被認(rèn)為是一種效率、功率因數(shù)、利用系數(shù)等不高的電機(jī),故僅應(yīng)用于小功率場所。隨著科學(xué)技術(shù)進(jìn)步和近幾十年的研究好改進(jìn),磁阻電動(dòng)機(jī)的性能不斷提高,其性能在較大的功率范圍內(nèi)已不低于其它類型電動(dòng)機(jī)。并且在很多性能指標(biāo)上超過了其他電動(dòng)機(jī)。因此自20世紀(jì)80年代以后,國際上掀起了開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)研究熱,并且持續(xù)至今,使開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域不管擴(kuò)大。開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用已擴(kuò)展到礦第五節(jié)磁阻電動(dòng)機(jī)一、概述磁阻電動(dòng)機(jī)是利用轉(zhuǎn)子磁阻不均勻二、開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)開關(guān)磁阻式電動(dòng)機(jī)SRM(switchresistancemotor)也叫可變磁阻式VRM(variablereluctancemotor)電動(dòng)機(jī),其結(jié)構(gòu)的組成如圖6.31所示。主要有磁阻電機(jī)、功率變換器、傳感器和控制器四部分組成。(1)功率變換器功率變換器將電源電壓變換為其開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)所需要的電壓;(2)傳感器傳感器的作用是檢測轉(zhuǎn)子的位置和輸入電流的大??;開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)將電能機(jī)械能。(3)控制器控制器根據(jù)位置傳感器檢測到的定子與轉(zhuǎn)子間相對位置信息,結(jié)合給定的運(yùn)行命令(正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn))導(dǎo)通相應(yīng)定子相繞組的主開關(guān)元件。開關(guān)磁阻電機(jī)的兩個(gè)基本特征:
1、開關(guān)性---電機(jī)必須工作在連續(xù)的開關(guān)模式,這也是為什么繼各種新型功率半導(dǎo)體器件發(fā)展后開關(guān)磁阻電機(jī)才得以發(fā)展的主要原因。
2、磁阻性---定、轉(zhuǎn)子具有可變磁阻回路。二、開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)開關(guān)磁阻式電動(dòng)機(jī)SRM(switchre開關(guān)磁阻驅(qū)動(dòng)電機(jī)的結(jié)構(gòu)(4)開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)的定子和轉(zhuǎn)子采用凸極結(jié)構(gòu),定子和轉(zhuǎn)子由硅鋼片疊片組成,開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)的定子和裝置極數(shù)不同,,有多種組合方式,最常見的是三相6/4結(jié)構(gòu)和四相8/6結(jié)構(gòu),如圖6-32所示為三相6/4的開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)定子和轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu),三相開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)的定子有6個(gè)凸極,轉(zhuǎn)子上有4個(gè)凸極。四相開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)的定子上有8個(gè)凸極,轉(zhuǎn)子上有6個(gè)凸極。在定子相對稱的兩個(gè)凸極上的集中繞組相互串聯(lián),構(gòu)成一相。轉(zhuǎn)子上沒有任何繞組。因此,定子上有6個(gè)凸極的為三相開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī),定子上有8個(gè)凸極的為四相開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī),如此類推。由于開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)的定子凸極數(shù)不同,形成不同極數(shù)的開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)。圖6-32開關(guān)磁阻電機(jī)三相6/4結(jié)構(gòu)開關(guān)磁阻驅(qū)動(dòng)電機(jī)的結(jié)構(gòu)(4)開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)的定子和轉(zhuǎn)子采用凸開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)的不同組合結(jié)構(gòu)方案相數(shù)3456789定子極數(shù)681012141618轉(zhuǎn)子極數(shù)46810121416步進(jìn)角30°15°9°6°4.283.21°2.5°圖6-33(a)、(b)、(c)分別為三相6/4凸極結(jié)構(gòu)、四相8/6凸極結(jié)構(gòu)和三相12/8凸極結(jié)構(gòu)的開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)的帶繞組的定子、轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)剖面示意圖。此處僅以三相6/4凸極結(jié)構(gòu)為例說明此類電機(jī)工作原理。如圖6-34所示給出了三相繞組的分別兩通時(shí)的情況,開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)的工作原理循序磁阻最小的原則。開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)的不同組合結(jié)構(gòu)方案相數(shù)3456789定子極數(shù)6開關(guān)磁阻電機(jī)工作原理三相6/4極開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)定子繞組與轉(zhuǎn)子工作原理如圖6.34所示,控制器根據(jù)位置傳感器檢測到的定子與轉(zhuǎn)子間相對位置信息,結(jié)合給定的運(yùn)行命令(正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn))導(dǎo)通相應(yīng)定子相繞組的主開關(guān)元件。繞組中就有電流流過,并產(chǎn)生磁場。由于磁場總是趨于“磁阻最小”,因而電磁轉(zhuǎn)矩是轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向“極對極”位置。當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)被吸引的轉(zhuǎn)子磁極與定子激磁相相重合(平衡位置)時(shí),電磁矩消失。此時(shí)控制器根據(jù)新的位置信息,在定子與轉(zhuǎn)子即將達(dá)到平衡位置時(shí),向功率變換器發(fā)出命令,關(guān)斷當(dāng)前相的主開關(guān)元件,而導(dǎo)通下一相,則轉(zhuǎn)子又會(huì)向下一個(gè)平衡位置轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)A相繞組受到激勵(lì)時(shí),為了減小磁路的磁阻,轉(zhuǎn)子順時(shí)針旋轉(zhuǎn),直到轉(zhuǎn)子a極與定子的A極相對,此時(shí)磁路的磁阻最?。姼凶畲螅?。切斷繞組A的激勵(lì),給繞組B施加激勵(lì),磁阻轉(zhuǎn)矩使轉(zhuǎn)子b極與定子B極相對。切斷繞組B的激勵(lì),給繞組C施加激勵(lì),磁阻轉(zhuǎn)矩使轉(zhuǎn)子c極與定子C極相對。如果相繞組按A.B.C.A的順序?qū)?,轉(zhuǎn)子沿順時(shí)針方向連續(xù)旋轉(zhuǎn)。反之,則逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)??刂破鞲鶕?jù)相應(yīng)位置信息按一定的控制邏輯連續(xù)導(dǎo)通和關(guān)斷相應(yīng)的相繞組主開關(guān),就可產(chǎn)生連續(xù)的同轉(zhuǎn)向的電磁轉(zhuǎn)矩,使轉(zhuǎn)子在一定的轉(zhuǎn)速下連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn);再根據(jù)一定的控制策略控制各相繞組的同、斷電時(shí)刻以及繞組的電流大小,就可使系統(tǒng)在最佳狀態(tài)下運(yùn)行。開關(guān)磁阻電機(jī)工作原理三相6/4極開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)定子繞組與轉(zhuǎn)子開關(guān)磁阻電機(jī)工作原理由以上的分析可以看出,電流的方向?qū)D(zhuǎn)矩沒有任何影響,電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向與電流的方向無關(guān),而只取決于相繞組的通電順序。若通電順序改變,則電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向也發(fā)生改變。為了保證電動(dòng)機(jī)能連續(xù)可旋轉(zhuǎn),位置檢查其要能及時(shí)給出定子、轉(zhuǎn)子極間的相對位置,使控制器能及時(shí)和準(zhǔn)確地控制定子各相繞組的通斷,以使SRM能產(chǎn)生所要求的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速,達(dá)到預(yù)期的性能要求。圖6.35為三相6/4極SRM的驅(qū)動(dòng)回路,IGBT1~IGBT6為與繞組相連的可控開關(guān)元件,6個(gè)二極管為對應(yīng)的續(xù)流二極管。當(dāng)A相繞組的開關(guān)管導(dǎo)通時(shí),電源給A相勵(lì)磁,流通順序:電源正.上開關(guān)管IGBT1.繞組A.下開關(guān)管IGBT2.電源負(fù)。A相繞組的電感處在電感上升區(qū)域內(nèi),轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向極對極的位置。開關(guān)管關(guān)斷時(shí),由于繞組是一個(gè)電感,根據(jù)電工理論,電感的電流不允許突變,此時(shí)電流的續(xù)流回路(去磁階段)流通順序?yàn)椋豪@組A.上續(xù)流二極管VD1.電源.下續(xù)流二極管VD2.繞組A,存儲(chǔ)于電感的磁場儲(chǔ)能一部分轉(zhuǎn)化為電能回饋給電源;另一部分怎轉(zhuǎn)化為機(jī)械能輸出。當(dāng)電動(dòng)機(jī)相繞組按A.A’、B.B’、C.C’的順序?qū)?,使轉(zhuǎn)子沿順時(shí)針連續(xù)旋轉(zhuǎn)。開關(guān)磁阻電機(jī)工作原理由以上的分析可以看出,電流的方向?qū)D(zhuǎn)矩沒(1)電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡單、成本低、適用于高速。轉(zhuǎn)子上沒喲任何類型繞組,轉(zhuǎn)子機(jī)械彈度極高,可以用于超高速運(yùn)轉(zhuǎn)。(2)功率電路簡單可靠。只需單方向繞組電流,故功率電路可以做到每相一個(gè)功率開關(guān),即降低了成本又具有高的工作可靠性。(3)各相獨(dú)立工作,可靠性高。當(dāng)一相繞組或控制器一相電路發(fā)生故障時(shí),只需停止該相工作,電動(dòng)機(jī)除總功率能力有所下降外,并無其它妨礙。(
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