電動汽車畢業(yè)論文

1、. . 電動汽車的結(jié)構原理及其原理電動汽車的結(jié)構原理及其原理 【摘要】 伴隨著汽車工業(yè)的高速發(fā)展，汽車帶來的環(huán)境污染，能源短缺，資源枯 竭和安全等方面的問題越來越突出。為了經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展，保護人類的居 住的環(huán)境和緩解能源供給。電動汽車應運而生，電動汽車具有良好的環(huán)保性 能和有多種能源為動力的顯著特點，既可以保護環(huán)境，又可以緩解能源的短 缺并能調(diào)整能源的結(jié)構，保障能源的安全。本文主要簡紹了電動汽車的發(fā)展 和優(yōu)缺點，結(jié)構與管理，能量存儲與管理，電機的形式與驅(qū)動，典型電動汽 車的分析和電動汽車所面臨的問題。 關鍵詞： 關鍵詞一關鍵詞二（宋體，小四） Abstract:Abstract: The c

2、aption . KeyKey words:words: . . 目目 錄錄 1 1 發(fā)展電動汽車的意義及其電動汽車的優(yōu)缺點發(fā)展電動汽車的意義及其電動汽車的優(yōu)缺點.3 1.1 發(fā)展電動汽車的意義.3 1.1.1 電動汽車的歷史及現(xiàn)狀.3 1.1.2 電動汽車的優(yōu)勢.3 1. 2 電動汽車的主要問題10 2 2 電動汽車的主要結(jié)構形式及其工作原理電動汽車的主要結(jié)構形式及其工作原理.4 2.1 電動汽車的主要結(jié)構形式.4 2.2 電動汽車的工作原理 3 電動汽車的能量存儲裝置與能量管理系統(tǒng)電動汽車的能量存儲裝置與能量管理系統(tǒng) 3. 1 電動汽車的蓄電池與儲能裝置 3.1.1 電池的分類 3.1.2

3、 普通鉛酸蓄電池 3.1.3 動力鋰離子電池 3. 2 能量管理與供給系統(tǒng) 3.2.1 電動汽車的能源管理系統(tǒng) 3.2.2 蓄電池的充電原理與充電器 4 電動汽車的電機及驅(qū)動系統(tǒng)電動汽車的電機及驅(qū)動系統(tǒng) 4. 1 電動機的分類及原理 4.1.1 直流電動機 4.1.2 三相異步電動機 4.2.3 永磁電動機 4.2.4 開關磁阻電動機 5 電動汽車性能參數(shù)分析電動汽車性能參數(shù)分析 6 電動汽車所面臨的主要問題及其未來發(fā)展電動汽車所面臨的主要問題及其未來發(fā)展 結(jié) 束 語.5 謝 辭.6 . . 文 獻.7 1 1 發(fā)展電動汽車的意義及其電動汽車的優(yōu)缺點 汽車自誕生不過 100 年的時間，其發(fā)展速

4、度極快，且與人們生活的聯(lián)系 越來越緊密。汽車不再是一個簡單的代步和運輸工具，已成為許多人的生活 必須品和文化生活的一部風，甚至成為了一些人的流動辦公室。汽車的普及 程度和技術已成為一個國家或地區(qū)現(xiàn)代化的標志。(內(nèi)容用小四號宋體，論 文字間距設置為：標準。行間距設置為：固定值 20 磅) . . 1.11.1 發(fā)展電動汽車的意義發(fā)展電動汽車的意義（小三號粗黑體，左對齊，單倍行距） 汽車已是當今社會中不可缺少的一部分。可是其帶來的問題也是尤為 嚴重的。最為嚴重的是環(huán)境和能源的問題。 發(fā)展電動汽車的意義在于解決 現(xiàn)如今的能源與環(huán)境問題。電動汽車一直是伴隨著爭議的發(fā)展的，盡管目前電動汽 車配套體系不完

5、善，但發(fā)展電動汽車對中國是很有意義的，技術的不斷攻克與國家的政 策扶持為電動汽車的地址在不斷的鋪路，預示著其在未來將有不凡的意義。 電動汽車對中國的意義 現(xiàn)階段的中國已經(jīng)面臨著石油短缺的嚴峻挑戰(zhàn)，急需研究開發(fā)新能源來應對能源安 全。電動汽車戰(zhàn)略已經(jīng)成為我國新興戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)發(fā)展的決策。 隨著清潔能源的發(fā)展，煤電比例逐年減少，可以有效解決電動汽車間接碳排放的問 題。當前，我國煤電約占發(fā)電總量 80%。據(jù)研究，當煤電比例占 87%時，電動汽車和 傳統(tǒng)汽油車的碳排放已經(jīng)達到平衡點；當煤電比例降至 65%時，和傳統(tǒng)汽車相比，電動 車會實現(xiàn) 30%的碳減排。 發(fā)展電動汽車的合理路徑 以小型車為突破口是發(fā)展電動

6、汽車的合理路徑，因為它是技術可支撐、政府貼得起、 百姓買得起、市場需求大的現(xiàn)實選擇。 政府的引導和支持是關鍵 推進小型電動汽車產(chǎn)業(yè)化，政府須采用財稅政策加以扶持和引導。政府的引導和支 持是小型電動汽車產(chǎn)業(yè)化成敗的關鍵，應在以下幾方面著力。 . . 第一，明確發(fā)展重點，堅持標準和基礎設施先行。政府要抓緊電動汽車發(fā)展規(guī)劃， 把發(fā)展小型電動車放在優(yōu)先位置，作為汽車產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型的重點予以支持；要采取有力措施， 合理布局和分工，加快產(chǎn)業(yè)鏈形成，扭轉(zhuǎn)當前電動車發(fā)展的無序狀態(tài)，防止出現(xiàn)一哄而 上，一哄而下的局面；防止以發(fā)展電動汽車之名進行傳統(tǒng)汽車生產(chǎn)的重復建設；要抓緊 具有電動汽車特色的電動車標準和充電設施標準

7、的制定，加快充電基礎設施建設，為小 型電動車進入市場創(chuàng)造條件。 第二，推行綠色補貼和稅費制度，大力推動小型電動汽車發(fā)展。我國普遍存在“住 大房、乘大車、吃大餐”的消費觀念，有悖于建立節(jié)約型社會的目標。許多發(fā)達國家并非 如此，小型車在歐洲和日本非常普遍，日本 1 升排量以下的微型車占轎車保有量的 40% 以上，2008 年新車銷量排行前十強中的六款為微型車。我國應借鑒日本的小四輪車法， 出臺支持小型電動車發(fā)展的政策，增加對小型電動汽車補貼和免稅優(yōu)惠，并通過提高大、 中型燃油車相關稅費，平衡稅收。各級政府應將小型電動汽車列入政府采購清單，帶頭 使用，發(fā)揮表率和導向作用。 第三，加強科技投入，力求重

8、大技術突破。戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的關鍵技術很難通過引 進獲得，須大力推動自主創(chuàng)新?！笆晃濉逼陂g我國在新能源汽車的研發(fā)投入還不到發(fā)達 國家政府或大公司一年的投入。我國應大幅度增加投入，加強動力電池的基礎科學和競 爭前技術的研發(fā)，尋求原始創(chuàng)新的突破。引導建立產(chǎn)學研聯(lián)盟，分工協(xié)作，統(tǒng)一部署， 加快電動汽車產(chǎn)業(yè)鏈中薄弱環(huán)節(jié)的研發(fā)。采取實際措施，加快電動汽車和充電設施的標 準研究，堅持標準優(yōu)先，防止浪費，保障安全。 環(huán)保是世人不斷追求的境界，電動汽車將為環(huán)保，低碳領域帶來了一股新鮮空氣， 我們無法肯定的說電動汽車將成為環(huán)保主力軍，但我們期待其為我們帶來不一樣的精彩。 (內(nèi)容用小四號宋體，論文字間距設置為：標

9、準。行間距設置為：固定值 20 磅) . . 1.1.11.1.1 電動汽車的歷史及現(xiàn)狀電動汽車的歷史及現(xiàn)狀（四號粗黑體，左對齊，單倍行距） 說了這么多我們先不談電動汽車的歷史。到底什么是電動汽車？電 動汽車是針對內(nèi)燃機車輛提出來的概念。謂之“電動”，是因為它的能源是蓄電池而不是 汽油（或柴油）等石油產(chǎn)品。純電動汽車是指以車載電源為動力，用電 機驅(qū)動車輪行 駛，符合道路交通、安全法規(guī)各項要求的車輛。一般采用高效率充電電池，或燃料電池 為動力源。電動汽車無需再用內(nèi)燃機，因此，電動汽車的電動機相當于傳統(tǒng)汽車的發(fā)動 機，蓄電池相當于原來的油箱，由于電能是二次能源，可以來源于風能、水能、熱能、 太陽能

10、等多種方式。 現(xiàn)在的電動汽車有三種形式： 純電動汽車（Pure EV） 、混合動力電動 汽車（Hybrid Electric Vehicle：HEV）和燃料電池汽車（Fuel Cell Vehicle：FCV） 。 電動汽車的歷史要比內(nèi)燃發(fā)動機汽車歷史遙遠，1885 年，世界上第一 輛汽油機汽車由德國人卡爾本茨研制成功，并與 1886 年 1 月 26 日獲得專利， 后人為了紀念這位汽車之父，將 1886 年 1 月 26 日定為世界第一輛汽車誕生 日。而電動汽車的歷史同樣可以追溯到 19 世紀，并且早于內(nèi)燃機汽車的發(fā)明 時間，最早開發(fā)電動汽車的人是法國和英國人。1881 年法國工程師古斯塔夫

11、 特魯夫發(fā)明了第一輛電動汽車鉛酸蓄電池動力三輪車，可惜沒有留下 照片。接下來由英國人阿頓和培里與 1882 年發(fā)明的電動三輪汽車。電動汽車 在歐洲發(fā)明之后，很快傳到了美國，并在美國得到了快速的發(fā)展。1890 年美 國第一輛蓄電池汽車在美國衣阿華州誕生，時速 23km/h。在此之后的十多年 里，電動汽車在美國飛速發(fā)展，到 1912 年保有量已達到 33384 輛。雖然電動 汽車的動力和續(xù)駛里程很差，但對于當時美國的道路和市區(qū)，對于當時續(xù)駛 里程 30 英里并不認為是一個嚴重的缺陷。英法兩國就不一樣了，由于歐洲歷 史悠久，文化古老，在主要城市之間當時已有公路相連，無論什么天氣，車 輛都能行駛。因此

12、，在英國和法國，汽油動力車成為主要對象。 到 20 世紀初，美國以蓄電池為動力的電動汽車占汽車保有量的 38%，其比例僅此與占汽車保有量 40%的蒸汽機汽車。到了 1915 年，美國電 動汽車的年產(chǎn)量達 5000 輛。后來由于起動機的發(fā)明促進了汽油機的發(fā)展和美 國州際公路的發(fā)展，使電動汽車不能適應長距離行駛的缺點更為突出，因而 . . 電動汽車走向衰落，在 1935 年到 1960 年的 25 年里，電動汽車幾乎處于停產(chǎn) 狀態(tài)，并逐步退出使用。 20 世紀 60 年代，隨著汽車保有量的增加，汽車的排氣污染使美國等 發(fā)達國家相繼出現(xiàn)光化學煙霧等空氣污染事故，使人們的健康與生命安全受 到了嚴重的威

13、脅。因而，首先在受到汽車污染的威脅的汽車工業(yè)發(fā)達國家又 重新開始電動汽車的開發(fā)。如日本在 1976 年就成立了電動汽車協(xié)會，并開展 了電動汽車的研究和開發(fā)工作。但是，由于電動汽車技術一直沒有重大突破， 到 20 世紀 80 年代電動汽車的研究，開發(fā)和應用仍然處于停滯不前的狀態(tài)。 1991 年美國三大汽車公司簽訂協(xié)議，合作研究電動汽車用先進電池，成立了 美國先進電池聯(lián)合體 USABC（United States Advanced Battery Consortiun）,同 年 7 月美國電力研究院 EPRI(Electric Power Research Institute)參加了美國先進 電池

14、聯(lián)合體，10 月布什總統(tǒng)批準了 2.26 億美元撥款資助此研究項目。1990 年通用汽車公司在洛杉磯展出“沖擊(Impact)”牌電動轎車。從此世界性的電 動汽車研發(fā)熱潮拉開了序幕。直到今天幾乎所有的汽車廠家都在致力于電動 汽車的研發(fā)。不論純電動汽車，混合動力電動汽車還是燃料電池電動汽車。 （內(nèi)容用小四號宋體，論文字間距設置為：標準。行間距設置為：固定值 20 磅） （1） XXXXX（小四號宋體，固定值 20 磅） （2） XXXXX（小四號宋體，固定值 20 磅） 1.1.21.1.2 電動汽車的優(yōu)勢電動汽車的優(yōu)勢（四號粗黑體，左對齊，單倍行距） 電動汽車包括蓄電池車，燃料電池車和混合動力

15、電動汽車三類。由傳統(tǒng) 的汽車動力（內(nèi)燃機等）和電力組成的混合動力電動汽車由于裝備了內(nèi)燃機 等傳統(tǒng)的汽車動力，因此，此類混合動力車僅在以電力運行時具備蓄電池汽 車和燃料電池的一些優(yōu)勢。 1.良好的環(huán)境保護效果 燃料電池電動汽車通常以富氫氣體為燃料，這樣燃燒產(chǎn)物 CO2 的排放量 大大減少，這對緩解地球的溫室效應是十分重要的。由于其沒有大量的含硫 . . 含氮，所以在排放過程，幾乎不排放氮，硫氧化物，減輕了對大氣的污染。 蓄電池車以電力為動力，混合以電為動力，混合動力電動汽車在城市運行時 也可以僅使用儲存的電力。因此可以說，電動汽車是零排放汽車。 2噪聲低 燃料電池按電化學原理工作，運動部件很少，

16、無內(nèi)燃機的燃燒噪聲和進 氣門，排氣門，活塞與曲軸等運動部件的機械噪聲。燃料電池系統(tǒng)中最大 的噪聲源是空氣壓縮機（僅采用壓力供氣的燃料電池）。在沒有采取隔聲措 施的燃料電池概念車中，空氣壓縮機在汽車運行中產(chǎn)生的噪聲也相當大。 總的來看燃料電池的噪聲明顯低于內(nèi)燃機汽車。實驗表明， 4.5MW 和 11MW 的大功率磷酸燃料電池電站的噪聲水平已經(jīng)達到不高于 55dB 的水平。蓄電 池汽車和混合動力電動汽車僅使用儲存的電力在城市運行時也具備類似特 點。因此可以說，電動汽車工作是產(chǎn)生的噪聲低，較傳統(tǒng)汽車安靜。 3.熱效率高 燃料電池按電化學原理等直接將化學能轉(zhuǎn)為電能。它不通過熱力過程， 因此不受卡諾循環(huán)

17、的限制。在理論上它的熱電轉(zhuǎn)化效率可達 85%90%。但 實際上，電池在工作時由于各種限制，目前各類電池實際的能量轉(zhuǎn)化效率 均在 40%60%的范圍內(nèi)。若實現(xiàn)熱電聯(lián)供，燃料的總利用率可高達 80%以 上。汽油機和蓄電池汽車的熱效率相當，蓄電池汽車的效率最低在電動汽 車里，其主要原因之一是有化學能到電能轉(zhuǎn)換過程的效率較低。 可見出蓄 . . 電池外，電動汽車具有較高的熱效率，因而運行成本也較低。 4.可回收利用的能量多 對電動汽車而言，很容易利用電動機反轉(zhuǎn)時發(fā)電的功能回收制動或下坡 時的能量，從而使汽車的續(xù)駛里程增加，經(jīng)濟性提高。近幾年開發(fā)的電動 汽車都具有下坡，制動或減速時的能量回收系統(tǒng)，具有能

18、量回收系統(tǒng)的電 動汽車的續(xù)駛里程增加 10%15%。 6.可以改善能源結(jié)構，解決汽車的替代能源問題 裝備蓄電池的電動汽車所消耗的電能可以由普通電網(wǎng)得到，故所有獲 取電能的方法都可以用作電動汽車的能源獲取途徑，如水利發(fā)電，潮汐發(fā) 電，燃煤發(fā)電，風能發(fā)電等。燃料電池可以以氫，甲醇等非化石燃料為能 源，因此電動汽車改變了傳統(tǒng)汽車單純依賴石油燃料的不足，既可以改變 能源的結(jié)構，彌補化石燃料的不足，又可以作為石油枯竭的交通工具，因 此可以說開發(fā)電動汽車具有重要的能源戰(zhàn)略意義。 1 1. .2 2 電電動動汽汽車車的的主主要要問問題題 1.續(xù)駛里程短，載質(zhì)量小 能量密度(指單位體積的動力電池所能輸出的能量

19、 )低除內(nèi)燃機混 合動力車外的電動汽車存在的最大的問題。目前實際使用的電池有鉛酸電 池，鎳-鎘電池，鎳-氫電池，鋰離子電池等，常見的蓄電池比能量（指單 位質(zhì)量的動力電池組所能輸出的能量）的范圍為 35110W h/kg,而汽油的 . . 低熱值為 44MJ/kg，可見汽油的能量密度約為蓄電池的 110340 倍，即使 把電動機的工作效率高于發(fā)動機這一因素考慮在內(nèi)，兩者之差也相當懸殊。 鎳-氫電池，鋰離子電池等電動機的 一次充電行駛里程目前雖然已超過 200km，最高車速已超過 130km/h，但這仍然難以和內(nèi)燃機相比。燃料電池 車由于采取了 35Mpa 的高壓存儲技術等各種措施，其續(xù)駛里程已超

20、過 300km，但仍然無法與內(nèi)燃機汽車相比，內(nèi)燃機混合動力車雖沒有續(xù)駛里程 短的問題，但由于其結(jié)構復雜，在載重量上仍然難以與傳統(tǒng)內(nèi)燃機汽車相 比，加之其在制造成本和可靠性等方面的不足，目前仍然難以與傳統(tǒng)的內(nèi) 燃機汽車相媲美。 2制造成高 目前純電動汽車的價格一般為同級燃油車的 25 倍。當然生產(chǎn)規(guī) 模擴大后，會有一定幅度的降低，但仍然難以達到內(nèi)燃機汽車的水平。內(nèi) 燃機混合動力汽車價格明顯高于同級別的汽油車。燃料電池汽車的價格非 常貴，達到同級別的燃油汽車的數(shù)倍，甚至上百倍，還處于消費者無法接 受的地步。 3.必須重新建設基礎設施和解決氫的來源問題 除內(nèi)燃機混合動力車外的電動汽車存在重新建設基礎

21、設施的問題。 為了克服蓄電池充電時間長的問題，需要在停車場或車庫建設類似 燃油汽 車加油站的快速充電站。氫燃料電池汽車則需要解決氫來源問題和建設加 . . 氫站的問題。 2 2 電動汽車的主要結(jié)構形式及其工作原理電動汽車的主要結(jié)構形式及其工作原理 2.12.1 電動汽車的主要結(jié)構形式電動汽車的主要結(jié)構形式 電動汽車由電力驅(qū)動系統(tǒng)、電源系統(tǒng)和輔助系統(tǒng)等三部分組成。 圖 1 電動汽車的基本結(jié)構 雙線表示機械連接，粗實線表示電氣連接，細線表示控制信號連接。 下面是根據(jù)電力驅(qū)動系統(tǒng)的不同，電動汽車的結(jié)構分為以下六種不同的形式： . . 圖 2 電驅(qū)動的結(jié)構形式 C離合器 D差速器 FC固定器 CB變速

22、器 M電動機 電力驅(qū)動系統(tǒng)包括電子控制器、功率轉(zhuǎn)換器、電動機、機械傳動裝置和 車輪，其功用是將存儲在蓄電池中的電能高效地轉(zhuǎn)化為車輪的動能，并能夠 在汽車減速制動時，將車輪的動能轉(zhuǎn)化為電能充入蓄電池。后一種功能稱作 再生制動。 電源系統(tǒng)包括電源、能量管理系統(tǒng)和充電機，其功用主要是向電動機提 供驅(qū)動電能、監(jiān)測電源使用情況以及控制充電機向蓄電池充電。 輔助系統(tǒng)包括輔助動力源、動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、導航系統(tǒng)、空調(diào)器、照明及 除霜裝置、刮水器和收音機等等，借助這些輔助設備來提高汽車的操縱性和 乘員的舒適性。 各個系統(tǒng)在電動汽車上的布置各式各樣，這是因為在電動汽車上能量是 通過柔性的電線而不是通過剛性聯(lián)軸器和轉(zhuǎn)軸

23、傳輸?shù)模虼?，電動汽車各個 系統(tǒng)或各個部件的布置有很大的靈活性。例如一輛電動機前置，前輪驅(qū)動的 電動汽車。充電機經(jīng)汽車前端的充電接口向置于汽車尾部的蓄電池充電。在 汽車行駛時，蓄電池經(jīng)控制器向電動機供電。來自加速踏板的信號輸入控制 器并通過控制器調(diào)節(jié)電動機輸出的轉(zhuǎn)矩或轉(zhuǎn)速。電動機輸出的轉(zhuǎn)矩經(jīng)汽車傳 動系統(tǒng)驅(qū)動車輪。 差速器是傳統(tǒng)車輛的標準組件，電動汽車也采用這項技術。汽車轉(zhuǎn)彎時， 外側(cè)車輪的轉(zhuǎn)彎半徑比內(nèi)側(cè)車輪大，必須利用差速器來調(diào)整兩側(cè)車輪的轉(zhuǎn)速， 否則，車輪會產(chǎn)生滑移從而引起輪胎磨損加劇、轉(zhuǎn)向困難、道路附著性能變 差等。對于傳統(tǒng)的燃油汽車，無論是前輪驅(qū)動還是后輪驅(qū)動，機械式差速器 都是必備的

24、。圖 3 所示為典型的機械差速器的結(jié)構，差速器的行星齒輪繞各 自的軸旋轉(zhuǎn)，從而使兩個半軸齒輪能以不同的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。對于電動汽車，如 果采用雙電動機或者四個電動機驅(qū)動或者四個電動機驅(qū)動，由于每個電動機 的轉(zhuǎn)速可以有效地獨立調(diào)節(jié)控制，實現(xiàn)電子差速，在這種情況下，電動汽車 可以不用機械差速器。圖 4 所示的是帶電子差速器的雙電動機驅(qū)動的結(jié)構。 電子差速器比機械差速器體積小、質(zhì)量輕。人們對是否選用機械差速成器不 像對是否選擇可變速比或固定速比變速器的意見一致，如果電動汽車采用單 電動機驅(qū)動就必須裝機械差速器，而多電動機系統(tǒng)就采用電子差速。電子差 速器的優(yōu)點是體積小、質(zhì)量輕，在汽車轉(zhuǎn)彎時可以實現(xiàn)精確的電子

25、控制，提 高電動汽車的性能；其缺點是由于增加了電動機和功率轉(zhuǎn)換器，增加了初始 成本，而且在不同條件下對兩個電動機進行精確控制的可靠性需要進一步的 發(fā)展。近年來，由于電子控制器具有的容錯能力 其可靠性得到很大的改善。 如由三個微處理器組成的電子控制器 ，其中兩個分別控制左右兩個電動機， 另一個用于控制與協(xié)調(diào)，通過監(jiān)測器來監(jiān)視彼此的工作情況以改善其可靠性。 . . 圖 3 機械差速器 圖 4 帶電子差速器的雙電動機驅(qū)動 2.2 電動汽車的工作原理電動汽車的工作原理 電動汽車的工作原理：蓄電池電流電力調(diào)節(jié)器電動機 動力傳動系統(tǒng)驅(qū)動汽車行駛 電動汽車的能量主要是通過柔性的電線而不是通過剛性聯(lián)軸器和轉(zhuǎn)軸

26、傳 遞的，因此，電動汽車各部件的布置具有很大的靈活性；其次，電動汽車驅(qū) 動系統(tǒng)的布置不同(如獨立的四輪驅(qū)動系統(tǒng)和輪轂電機驅(qū)動系統(tǒng)等)會使系統(tǒng) 結(jié)構區(qū)別很大，采用不同類型的電機(如直流電機和交流電機)會影響到電動 汽車的質(zhì)量、尺寸和形狀；不同類型的儲能裝置(如蓄電池和燃料電池)也會 影響電動汽車的質(zhì)量、尺寸及形狀。另外，不同的補充能源裝置具有不同的 硬件和機構，例如蓄電池可通過感應式和接觸式的充電機充電，或者采用替 換蓄電池的方式，將替換下來的蓄電池再進行集中充電。 根據(jù)制動踏板和加速踏板輸入的信號，電子控制器發(fā)出相應的控制指令 來控制功率轉(zhuǎn)換器的功率裝置的通斷，功率轉(zhuǎn)換器的功能是調(diào)節(jié)電機和電源

27、 之間的功率流。當電動汽車制動時，再生制動的動能被電源吸收，此時功率 流的方向要反向。能量管理系統(tǒng)和電控系統(tǒng)一起控制再生制動及其能量的回 收，能量管理系統(tǒng)和充電系統(tǒng)一同控制充電并監(jiān)測電源的使用情況。輔助動 力源供給電動汽車輔助系統(tǒng)不同等級電壓并提供必要的動力，它主要給動力 轉(zhuǎn)向、空調(diào)、制動及其它輔助裝置提供動力。除了從制動踏板和加速踏板給 電動汽車輸入信號外，轉(zhuǎn)向盤也是一個很重要的輸入信號，動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)根 據(jù)轉(zhuǎn)向盤的角位置來決定汽車靈活地轉(zhuǎn)向。 電動汽車（）的研究是在環(huán)境保護問題及能源問題日益受到關注的 情況下興起的。在性能提高并逐步邁向產(chǎn)業(yè)化的過程中，提高能量的儲 備與利用率是迫切需要解決的

28、兩個問題。盡管蓄電池技術有了長足進步，但 由于受安全性、經(jīng)濟性等因素的制約，近期不會有大的突破。因此如何提高 能量利用率是一個非常關鍵的問題。制動能量回收問題對于提高的 能量利用率具有重要意義。電動汽車采用電制動時，驅(qū)動電機運行在發(fā)電狀 態(tài)，將汽車的部分動能回饋給蓄電池以對其充電，對延長電動汽車的行駛距 離是至關重要的。國外有關研究表明，在存在較頻繁的制動與起動的城市工 . . 況運行條件下，有效地回收制動能量，可使電動汽車的行駛距離延長百分之 十到百分之三十。 3 電動汽車的能量存儲裝置與能量管理系統(tǒng)電動汽車的能量存儲裝置與能量管理系統(tǒng) 3. 1 電動汽車的蓄電池與儲能裝置電動汽車的蓄電池與

29、儲能裝置 3.1.1蓄電池儲能蓄電池儲能 目前我國還沒有專門用于可再生能源發(fā)電系統(tǒng)的蓄電池，最常用的 是鉛酸蓄電池，其次是堿性蓄電池。鉛酸蓄電池最常用的是 AGM 閥控電池， 其次是富液式蓄電池，還有膠體閥控蓄電池。蓄電池組由互相連接的蓄電池 組成。先將若干個蓄電池（可達 120 個甚至更多） ，組成一個串聯(lián)蓄電池組， 然后若干個串聯(lián)蓄電池組再并聯(lián)，以滿足系統(tǒng)的電壓、電量儲存等要求。并 聯(lián)的蓄電池組最多可達 7 組，但一般不超過 4 組。大部分單體蓄電池的電壓 分為 2V、6 V 和 12 V。相同電壓的蓄電池又有不同的容量，一般以 Ah 的形 式表示。2V 的單體蓄電池的容量最大可達 300

30、0Ah，而 12V 的單體蓄電池容 量一般最大到 300Ah。2V 單體蓄電池的壽命一般比 12 V 單體蓄電池的長， 但單位價格也高。 燃料電池具有組件性好、環(huán)保性能好、效率高、部分負荷時性能優(yōu)異、 功率范圍廣、響應速度快、燃料多樣化、維修性好、使用方便等性能特點， 非常適合作為移動式和分散式電源使用。它在使用氫能產(chǎn)生電能的過程中不 產(chǎn)生任何污染物，而且氫是取之不盡的能源。隨著世界礦物資源的逐漸枯竭 和國際社會對自身環(huán)境的不斷關注，人類迫切需要一種既環(huán)保又高效的可再 生能源發(fā)電裝置，來取代現(xiàn)有的礦物燃料發(fā)電設備和石化燃料動力設備。燃 料電池作為氫能直接轉(zhuǎn)化為電能的潔凈發(fā)電裝置，必將成為這種替

31、代能源裝 置的最佳選擇。它既是繼蒸汽機、內(nèi)燃機之后的第三代動力裝置，又是繼水 力、火力、核能之后的第四代發(fā)電設備。燃料電池不僅可以為現(xiàn)代交通工具 提供理想的動力源，消除對環(huán)境的污染，也可以對分散的小型發(fā)電裝置，為 數(shù)以億計的用電設備和千百萬家庭提供電能。因此，燃料電池技術是 21 世紀 對人類生活具有最重大影響的十大技術之一。 燃料電池的基本工作原理很簡單，與普通電池相似。它是一種不經(jīng)過燃 燒而通過化學反應把富氫燃料的化學能直接轉(zhuǎn)變成電能的發(fā)電裝置。燃料電 池的化學反應是放熱反應，所以在產(chǎn)生電能的同時還產(chǎn)生了熱能。普通電池 的反應物質(zhì)一般是難以補充的，反應物質(zhì)消耗完了，電池也就壽終正寢了； 燃

32、料電池在電化學反應中所消耗掉的物質(zhì)是不斷補充的，從而可源源不斷地 產(chǎn)生電能，而無須進行充電。燃料電池所使用的氫可取自天然氣、丙烷、甲 醇、汽油、柴油、煤以及可再生能源。氧化劑一般用空氣或純氧氣。因此一 個燃料電池系統(tǒng)就相當于一個自動運行的小型發(fā)電廠，它高效且無污染地將 貯存在燃料中的化學能轉(zhuǎn)化為電能和熱能。 3.1.2飛輪儲能飛輪儲能 飛輪儲能是指利用電動機帶動飛輪高速旋轉(zhuǎn)，將電能轉(zhuǎn)化成機械能儲 . . 存起來，在需要的時候再用飛輪帶動發(fā)電機發(fā)電的儲能方式。 飛輪儲能器中沒有任何化學活性物質(zhì) ,也沒有任何化學反應發(fā)生。旋轉(zhuǎn) 時的飛輪是純粹的機械運動 ,飛輪在轉(zhuǎn)動時的動能為 : E =1/2J2

33、 式中: J 為飛輪的轉(zhuǎn)動慣量; 為飛輪旋轉(zhuǎn)的角速度 . 飛輪轉(zhuǎn)動時動能與飛輪的轉(zhuǎn)動慣量成正比。而飛輪的轉(zhuǎn)動慣量又正比 于飛輪的直徑和飛輪的質(zhì)量 ,過于龐大、沉重的飛輪在高速旋轉(zhuǎn)時 ,會受到 極大的離心力作用,往往超過飛輪材料的極限強度 ,很不安全。因此,用增 大飛輪轉(zhuǎn)動慣量的方法來增加飛輪的動能是有限的。 飛輪儲能裝置中有一個內(nèi)置電機 ,它既是電動機也是發(fā)電機。在充電時 ,它 作為電動機給飛輪加速 ;當放電時,它又作為發(fā)電機給外設供電 ,此時飛輪 的轉(zhuǎn)速不斷下降;而當飛輪空閑運轉(zhuǎn)時 ,整個裝置則以最小損耗運行。 飛輪 儲能具有效率高、建設周期短、壽命長、高儲能、充放電快捷、充放電次 數(shù)無限以

34、及無污染等有點。適用于電網(wǎng)調(diào)頻和電能質(zhì)量保障 。 3.1.3雙層電容器儲能雙層電容器儲能 超級電容器，又叫雙電層電容器、電化學電容器, 黃金電容、法拉電容， 通過極化電解質(zhì)來儲能。它是一種電化學元件，但在其儲能的過程并不發(fā)生 化學反應，這種儲能過程是可逆的，也正因為此超級電容器可以反復充放電 數(shù)十萬次。超級電容器可以被視為懸浮在電解質(zhì)中的兩個無反應活性的多孔 電極板，在極板上加電，正極板吸引電解質(zhì)中的負離子，負極板吸引正離子， 實際上形成兩個容性存儲層，被分離開的正離子在負極板附近，負離子在正 極板附近。雙電層電容器與鋁電解電容器相比內(nèi)阻較大，因此，可在無負載 電阻情況下直接充電，如果出現(xiàn)過電

35、壓充電的情況，雙電層電容器將會開路 而不致?lián)p壞器件，這一特點與鋁電解電容器的過電壓擊穿不同。同時，雙電 層電容器與可充電電池相比，可進行不限流充電，且充電次數(shù)可達 10 6 次以 上，因此雙電層電容不但具有電容的特性，同時也具有電池特性，是一種介 于電池和電容之間的新型特殊元器件。 現(xiàn)在的能量系統(tǒng)已經(jīng)上升了一個大的臺階，正如普銳斯，普銳斯插電式 混合動力車采用的技術與雪佛蘭 Volt 不同。這款車基本上仍是一輛普銳斯， 但配備了比普通混合動力車更高容量的電池，你可以通過普通的家用插座為 電池充電。這款車完全依賴電力驅(qū)動最長可以行駛 12 英里（約合 19.3 公里） ， 此后它又會變成一輛普通

36、的普銳斯混合動力車，依靠電動機和汽油引擎驅(qū)動 車輪。而雪佛蘭 Volt 僅利用電動機驅(qū)動車輛，在電池電量耗光之后，汽油引 擎僅作為發(fā)電機為電動機提供電能。普銳斯插電式混合動力車除了增加一個 用于給電池充電的插口外，它的電池也與普通的普銳斯不同。豐田在這款車 上首次使用了鋰電池，很明顯，新的電池組具有比普通混合動力車常見的鎳 氫電池更高的電量。另外其電壓也更高（達到 350 伏，而鎳氫電池為 200 伏） ， 因此可提供更強的動力。這款車配備的電動機與以前的普銳斯相同，但由于 電池性能以及電力更強，電動機功率為 67 馬力/50 千瓦，而以前為 27 馬力， 理論上這臺電動機的最大功率應為 78

37、 馬力。充電時間方面，豐田稱，5 千瓦 . . 時的電池在電壓為 100 伏電源插座上充電時間為 3 小時，在 200 伏電源上充 電時間降為 100 分鐘。如果周圍有足夠的電源，盡可能在每次停車時都充上 電，這樣每天純電動模式行駛距離就將超過 12 英里。 3. 2 能量管理與供給系統(tǒng)能量管理與供給系統(tǒng) 3.2.1 電動汽車的能源管理系統(tǒng)電動汽車的能源管理系統(tǒng) 電動汽車，尤其是純電動汽車中的電池能量管理系統(tǒng)是該車的一種相當 重要的技術措施，可以稱為電動汽車電池的“保護神”，它起到了對電池性能 的保護、防止個別電池的早期損壞、有利于電動汽車的運行，并具有各種警 告功能等。由于它參加電池箱內(nèi)電池

38、模塊的監(jiān)控工作使電動汽車的運行、充 電等功能與電池的有關參數(shù)（電流、電壓、內(nèi)阻、容量）緊密相連和協(xié)調(diào)工 作。它有計算，發(fā)出指令、執(zhí)行指令和提出警告的功能。各種電池模塊雖然 有結(jié)構和性能上的差異，但它們都具備一些相同或相似的功能。典型的電池 能量管理系統(tǒng)應具備如下功能： 1、 對能量的檢測功能；2、對電池工作狀態(tài) 的監(jiān)測與控制功能 3、 保證充電功能 4、 DCDC、DCAC 轉(zhuǎn)換功能 5、 解決性能一致性的保護功能 6、 對電池模塊的冷卻和排除充電時產(chǎn)生的氫 氣 7、 監(jiān)測記錄控制功能。 3.2.2 蓄電池的充電原理與充電器蓄電池的充電原理與充電器 用電動車充電器根據(jù)電路結(jié)構可大致分為兩種。第

39、一種是以 uc3842 驅(qū)動場效應管的單 管開關電源，配合 LM358 雙運放來實現(xiàn)三階段充電方式。220v 交流電經(jīng) T0 雙向濾波 抑制干擾，D1 整流為脈動直流，再經(jīng) C11 濾波形成穩(wěn)定的 300V 左右的直流電。U1 為 TL3842 脈寬調(diào)制集成電路。其 5 腳為電源負極，7 腳為電源正極，6 腳為脈沖輸出 直接驅(qū)動場效應管 Q1(K1358) 3 腳為最大電流限制，調(diào)整 R25(2.5 歐姆)的阻值可以 調(diào)整充電器的最大電流。2 腳為電壓反饋，可以調(diào)節(jié)充電器的輸出電壓。4 腳外接振蕩 電阻 R1，和振蕩電容 C1。T1 為高頻脈沖變壓器，其作用有三個。第一是把高壓脈沖 將壓為低壓

40、脈沖。第二是起到隔離高壓的作用，以防觸電。第三是為 uc3842 提供工作 電源。D4 為高頻整流管（16A60V） ，C10 為低壓濾波電容，D5 為 12V 穩(wěn)壓二極管， U3(TL431)為精密基準電壓源，配合 U2(光耦合器 4N35) 起到自動調(diào)節(jié)充電器電壓的 作用。調(diào)整 w2(微調(diào)電阻)可以細調(diào)充電器的電壓。D10 是電源指示燈。D6 為充電指 示燈。 R27 是電流取樣電阻（0.1 歐姆，5w）改變 W1 的阻值可以調(diào)整充電器轉(zhuǎn)浮充 的拐點電流（200300 mA） 。 通電開始時，C11 上有 300v 左右電壓。此電壓一路經(jīng) T1 加載到 Q1。第二路經(jīng) R5,C8,C3,

41、達到 U1 的第 7 腳。強迫 U1 啟動。U1 的 6 腳輸出方波脈沖，Q1 工作， 電流經(jīng) R25 到地。同時 T1 副線圈產(chǎn)生感應電壓，經(jīng) D3,R12 給 U1 提供可靠電源。 T1 輸出線圈的電壓經(jīng) D4,C10 整流濾波得到穩(wěn)定的電壓。此電壓一路經(jīng) D7（D7 起到 防止電池的電流倒灌給充電器的作用）給電池充電。第二路經(jīng) R14,D5,C9, 為 LM358(雙運算放大器，1 腳為電源地，8 腳為電源正)及其外圍電路提供 12V 工作電 源。D9 為 LM358 提供基準電壓，經(jīng) R26,R4 分壓達到 LM358 的第二腳和第 5 腳。 . . 正常充電時，R27 上端有 0.1

42、50.18V 左右電壓，此電壓經(jīng) R17 加到 LM358 第三腳， 從 1 腳送出高電壓。此電壓一路經(jīng) R18,強迫 Q2 導通，D6（紅燈）點亮，第二路注入 LM358 的 6 腳，7 腳輸出低電壓，迫使 Q3 關斷，D10(綠燈)熄滅，充電器進入恒流 充電階段。當電池電壓上升到 44.2V 左右時,充電器進入恒壓充電階段，輸出電壓維持 在 44.2V 左右，充電器進入恒壓充電階段，電流逐漸減小。當充電電流減小到 200mA300mA 時，R27 上端的電壓下降，LM358 的 3 腳電壓低于 2 腳，1 腳輸出 低電壓，Q2 關斷，D6 熄滅。同時 7 腳輸出高電壓，此電壓一路使 Q3

43、導通，D10 點 亮。另一路經(jīng) D8，W1 到達反饋電路，使電壓降低。充電器進入涓流充電階段。12 小時后充電結(jié)束。 4 電動汽車的電機及驅(qū)動系統(tǒng)電動汽車的電機及驅(qū)動系統(tǒng) 4. 1 電動機的分類及原理電動機的分類及原理 電動汽車電動機可分為交流電動機、直流電動機、交/直流兩用電動機、 控制電動機(包括步進、測速、伺服、自整角等)、開關磁阻電動機及信號電 動機等多種。適用于電力驅(qū)動的電動機可分為直流電動機(將直流電能轉(zhuǎn)換為 機械能的電動機)和交流電動機(將交流電能轉(zhuǎn)換為機械能的電動機)兩大類。 目前在電動汽車上已應用的和有應用前景的有直流電動機、交流感應(異步) 電動機、永磁無刷電動機、開關磁阻

44、電動機等。 4.1.1 直流電動機直流電動機 矩形線圈處于圖 3283 甲所示位置時，線圈中有 abcd 方向的電 流。依據(jù)左手足則，ab 邊受力方向向上，cd 邊受力方向向下。在這對力作用 下，線圈順時針方向轉(zhuǎn)動。 線圈平面與磁力線垂直時，如圖 3283 乙所示，ab 邊受力方向向上， cd 邊受力方向向下。這兩個力大小相等、方向相反，線圈處于平衡，這個位 置叫平衡位置。 線圈由于慣性順時針轉(zhuǎn)過平衡位置，如果線圈中電流方向仍是 abcd，則 ab 邊仍受方向向上的力，cd 邊仍受方向向下的力。這對力 阻礙線圈順時針轉(zhuǎn)動，甚至使它反轉(zhuǎn)，電動機不能持續(xù)轉(zhuǎn)動。 （2）用電機原理說明器講述換向器的構

45、造和作用。當線圈穿過平衡位置 時，換向器立即改變線圈中電流的方向，從而保證線圈始終向一個方向轉(zhuǎn)動。 換向器的構造是兩個半圓形金屬環(huán) E、F，中間彼此絕緣，分別和線圈繞 組的兩個端頭相連，換向器和線圈都固定在同一轉(zhuǎn)動軸上，半環(huán) E、F 分別通 . . 過電刷 B、A 和電源相連，在圖 3283 甲位置，電刷 B 和半環(huán) E 接觸，電 流從 B 流入，經(jīng) E 到線圈中，沿 abcd 方向流到 F，通過電刷 A 流出， 在磁場力作用下，線圈順時針轉(zhuǎn)動；線圈轉(zhuǎn)到平衡位置時，如圖 3283 乙， 電刷 A、B 和半環(huán)間的絕緣部分接觸，線圈中沒有電流。線圈轉(zhuǎn)過平衡位置， 如圖 3283 丙，半環(huán) E 和電

46、刷 A 接觸，半圓環(huán) F 和電刷 B 接觸，線圈中的 電流方向改變?yōu)?FdcbaE，因此，線圈能按順時針方向繼續(xù)轉(zhuǎn)動。 4直流電動機的轉(zhuǎn)動方向 將永磁鐵取下，調(diào)轉(zhuǎn)方向后再裝上，這樣，改變了磁力線的方向，再接 通電路，可以看到電動機的轉(zhuǎn)動方向改變。 保持磁力線的方向不變，改變通過電動機的電流方向，可以看到電動機 的轉(zhuǎn)動方向也改變。 5把激磁線圈卡在極靴上的凹口處，代替永磁鐵，將激磁線圈通過接線 柱與電樞繞組并聯(lián)（或串聯(lián)）構成并激（或電激）式直流電動機模型。 . . 4.1.2 三相異步電動機三相異步電動機 三相異步電動機 主要由定子和轉(zhuǎn)子構成，定子是靜止不動的部分，轉(zhuǎn)子是旋轉(zhuǎn)部分， 在定子與轉(zhuǎn)子

47、之間有一定的氣隙。 如圖 4-1 三相線繞式電動機轉(zhuǎn)子結(jié)構示意圖4-1 定子由鐵心、繞組與機座三部分組成。轉(zhuǎn)子由鐵心與繞組組成，轉(zhuǎn)子繞組有鼠籠式 和線繞式。鼠籠式轉(zhuǎn)子是在轉(zhuǎn)子鐵心槽里插入銅條，再將全部銅條兩端焊在兩個銅 端環(huán)上而組成；線繞式轉(zhuǎn)子繞組與定子繞組一樣，由線圈組成繞組放入轉(zhuǎn)子鐵心槽 . . 里。鼠籠式與線繞式兩種電動機雖然結(jié)構不一樣，但工作原理是一樣的。 1、旋轉(zhuǎn)磁場 如圖 4-2 定子三相繞組通入三相交流電即可產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。當三相電流不斷地 隨時間變化時，所建立的合成磁場也不斷地在空間旋轉(zhuǎn)，如下圖所示。旋轉(zhuǎn)磁場的 旋轉(zhuǎn)方向與 旋轉(zhuǎn)磁場 4-2 三相電流的相序一致，任意調(diào)換兩根電源進

48、線，則旋轉(zhuǎn)磁場反轉(zhuǎn)。定子旋轉(zhuǎn)磁場旋 轉(zhuǎn)切割轉(zhuǎn)子繞組，轉(zhuǎn)子繞組產(chǎn)生感應電動勢，其方向由“右手螺旋定則 ”確定。由 于轉(zhuǎn)子繞組自身閉合，便有電流流過，并假定電流方向與電動勢方向相同，轉(zhuǎn)子繞 組感應電流在定子旋轉(zhuǎn)磁場作用下，產(chǎn)生電磁力，其方向由“左手螺旋定則 ”判斷。 該力對轉(zhuǎn)軸形成轉(zhuǎn)矩 (稱電磁轉(zhuǎn)矩)，并可見，它的方向與定子旋轉(zhuǎn)磁場 (即電流相 序)一致，于是，電動機在電磁轉(zhuǎn)矩的驅(qū)動下，順著旋轉(zhuǎn)磁場的方向旋轉(zhuǎn)，且一定有 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速。有轉(zhuǎn)速差是異步電動機旋轉(zhuǎn)的必要條件，異步的名稱也由此而來。電動 機長期穩(wěn)定運行時，電磁轉(zhuǎn)矩T 和機械負載轉(zhuǎn)矩 T2 相等，即 T=T2。 2、 轉(zhuǎn)差率 旋轉(zhuǎn)磁場的 同步轉(zhuǎn)

49、速和電動機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速之差與旋轉(zhuǎn)磁場的同步轉(zhuǎn)速之比稱為轉(zhuǎn) 差率。描述轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速相差的程度。在正常運行范圍內(nèi)，異步電動機 的 電磁力產(chǎn)生原理 4-3 轉(zhuǎn)差率很小，僅在 001-006 之間。如圖 4-3 三相交流異步電動機 -機械特性 T-S 的曲線圖如下力圖左； T-n 的曲線圖如下圖右，即為電動機的機械特性曲 . . 線。 在機械特性圖中，存在兩個工作區(qū)：穩(wěn)定運行區(qū)和不穩(wěn)定運行區(qū)。在機械特性曲 線的 AB 段，當作用在電動機軸上的負載轉(zhuǎn)矩發(fā)生變化時，電動機能適應負載的變 化而自動調(diào)節(jié)達到穩(wěn)定運行，故為穩(wěn)定區(qū)。機械特性曲線的BC 段，因電動機工作 在該區(qū)段時其電磁轉(zhuǎn)矩不能自動適應負載轉(zhuǎn)

50、矩的變化，故為不穩(wěn)定區(qū)。 4.2.3 永磁電動機永磁電動機 同步發(fā)電機為了實現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)換，需要有一個直流磁場而產(chǎn)生這個磁場的直 流電流，稱為發(fā)電機的勵磁電流。根據(jù)勵磁電流的供給方式，凡是從其它電 源獲得勵磁電流的發(fā)電機，稱為他勵發(fā)電機，從發(fā)電機本身獲得勵磁電源的， 則稱為自勵發(fā)電機。 一、發(fā)電機獲得勵磁電流的幾種方式 1、直流發(fā)電機供電的勵磁方式：這種勵磁方式的發(fā)電機具有專用的直流發(fā) 電機，這種專用的直流發(fā)電機稱為直流勵磁機，勵磁機一般與發(fā)電機同軸， 發(fā)電機的勵磁繞組通過裝在大軸上的滑環(huán)及固定電刷從勵磁機獲得直流電流。 這種勵磁方式具有勵磁電流獨立，工作比較可靠和減少自用電消耗量等優(yōu)點， 是過

51、去幾十年間發(fā)電機主要勵磁方式，具有較成熟的運行經(jīng)驗。缺點是勵磁 調(diào)節(jié)速度較慢，維護工作量大，故在 10MW 以上的機組中很少采用。 2、交流勵磁機供電的勵磁方式，現(xiàn)代大容量發(fā)電機有的采用交流勵磁機提 供勵磁電流。交流勵磁機也裝在發(fā)電機大軸上，它輸出的交流電流經(jīng)整流后 供給發(fā)電機轉(zhuǎn)子勵磁，此時，發(fā)電機的勵磁方式屬他勵磁方式，又由于采用 靜止的整流裝置，故又稱為他勵靜止勵磁，交流副勵磁機提供勵磁電流。交 流副勵磁機可以是永磁機或是具有自勵恒壓裝置的交流發(fā)電機。為了提高勵 磁調(diào)節(jié)速度，交流勵磁機通常采用 100200HZ 的中頻發(fā)電機，而交流副 勵磁機則采用 400500HZ 的中頻發(fā)電機。這種發(fā)電

52、機的直流勵磁繞組和 三相交流繞組都繞在定子槽內(nèi)，轉(zhuǎn)子只有齒與槽而沒有繞組，像個齒輪，因 此，它沒有電刷，滑環(huán)等轉(zhuǎn)動接觸部件，具有工作可靠，結(jié)構簡單，制造工 藝方便等優(yōu)點。缺點是噪音較大，交流電勢的諧波分量也較大。 3、無勵磁機的勵磁方式： 在勵磁方式中不設置專門的勵磁機，而從發(fā)電機本身取得勵磁電源，經(jīng)整流 后再供給發(fā)電機本身勵磁，稱自勵式靜止勵磁。自勵式靜止勵磁可分為自并 勵和自復勵兩種方式。自并勵方式它通過接在發(fā)電機出口的整流變壓器取得 勵磁電流，經(jīng)整流后供給發(fā)電機勵磁，這種 勵磁方式具有結(jié)簡單，設備少，投資省和維護工作量少等優(yōu)點。自復勵磁方 式除沒有整流變壓外，還設有串聯(lián)在發(fā)電機定子回路的

53、大功率電流互感器。 這種互感器的作用是在發(fā)生短路時，給發(fā)電機提供較大的勵磁電流，以彌補 整流變壓器輸出的不足。這種勵磁方式具有兩種勵磁電源，通過整流變壓器 獲得的電壓電源和通過串聯(lián)變壓器獲得的電流源。 . . 二、發(fā)電機與勵磁電流的有關特性 1、電壓的調(diào)節(jié) 自動調(diào)節(jié)勵磁系統(tǒng)可以看成為一個以電壓為被調(diào)量的負反饋控制系統(tǒng)。無功 負荷電流是造成發(fā)電機端電壓下降的主要原因，當勵磁電流不變時，發(fā)電機 的端電壓將隨無功電流的增大而降低。但是為了滿足用戶對電能質(zhì)量的要求， 發(fā)電機的端電壓應基本保持不變，實現(xiàn)這一要求的辦法是隨無功電流的變化 調(diào)節(jié)發(fā)電機的勵磁電流。 2、無功功率的調(diào)節(jié)： 發(fā)電機與系統(tǒng)并聯(lián)運行時

54、，可以認為是與無限大容量電源的母線運行，要改 變發(fā)電機勵磁電流，感應電勢和定子電流也跟著變化，此時發(fā)電機的無功電 流也跟著變化。當發(fā)電機與無限大容量系統(tǒng)并聯(lián)運行時，為了改變發(fā)電機的 無功功率，必須調(diào)節(jié)發(fā)電機的勵磁電流。此時改變的發(fā)電機勵磁電流并不是 通常所說的“調(diào)壓”，而是只是改變了送入系統(tǒng)的無功功率。 3、無功負荷的分配： 并聯(lián)運行的發(fā)電機根據(jù)各自的額定容量，按比例進行無功電流的分配。大容 量發(fā)電機應負擔較多無功負荷，而容量較小的則負提供較少的無功負荷。為 了實現(xiàn)無功負荷能自動分配，可以通過自動高壓調(diào)節(jié)的勵磁裝置，改變發(fā)電 機勵磁電流維持其端電壓不變，還可對發(fā)電機電壓調(diào)節(jié)特性的傾斜度進行調(diào)

55、整，以實現(xiàn)并聯(lián)運行發(fā)電機無功負荷的合理分配。 三、自動調(diào)節(jié)勵磁電流的方法 在改變發(fā)電機的勵磁電流中，一般不直接在其轉(zhuǎn)子回路中進行，因為該回路 中電流很大，不便于進行直接調(diào)節(jié)，通常采用的方法是改變勵磁機的勵磁電 流，以達到調(diào)節(jié)發(fā)電機轉(zhuǎn)子電流的目的。常用的方法有改變勵磁機勵磁回路 的電阻，改變勵磁機的附加勵磁電流，改變 可控硅的導通角等。這里主要講改變可控硅導通角的方法，它是根據(jù)發(fā)電機 電壓、電流或功率因數(shù)的變化，相應地改變可控硅整流器的導通角，于是發(fā) 電機的勵磁電流便跟著改變。這套裝置一般由晶體管，可控硅電子元件構成， 具有靈敏、快速、無失靈區(qū)、輸出功率大、體積小和重量輕等優(yōu)點。在事故 情況下能

56、有效地抑制發(fā)電機的過電壓和實現(xiàn)快速滅磁。自動調(diào)節(jié)勵磁裝置通 常由測量單元、同步單元、放大單元、調(diào)差單元、穩(wěn)定單元、限制單元及一 些輔助單元構成。被測量信號（如電壓、電流等），經(jīng)測量單元變換后與給 定值相比較，然后將比較結(jié)果（偏差）經(jīng)前置放大單元和功率放大單元放大， 并用于控制可控硅的導通角，以達到調(diào)節(jié)發(fā)電機勵磁電流的目的。同步單元 的作用是使移相部分輸出的觸發(fā)脈沖與可控硅整流器的交流勵磁電源同步， 以保證控硅的正確觸發(fā)。調(diào)差單元的作用是為了使并聯(lián)運行的發(fā)電機能穩(wěn)定 和合理地分配無功負荷。穩(wěn)定單元是為了改善電力系統(tǒng)的穩(wěn)定而引進的單元 。勵磁系統(tǒng)穩(wěn)定單元 用于改善勵磁系統(tǒng)的穩(wěn)定性。限制單元是為了使發(fā)電機 . . 不致在過勵磁或欠勵磁的條件下運行而設置的。必須指出并不是每一種自動 調(diào)節(jié)勵磁裝置都具有上述各種單元，一種調(diào)節(jié)器裝置所具有的單元與其擔負 的具體任務有關。 四、自動調(diào)節(jié)勵磁的組成部件及輔助設備 自動調(diào)節(jié)勵磁的組成部件有機端電壓互感器、機端電流互感器、勵磁變壓器； 勵磁裝置需要提供以下電流，廠用 AC380v、廠用