电动汽车电机驱动系统-1.ppt

第 * 页 3.5.2永磁同步电动机的工作原理与运行特性 4．运行特性 永磁同步电动机的运行特性主要是机械特性和工作特性。 永磁同步电动机稳态正常运行时，转速始终保持同步速不变，因此，其机械特性为平行于横轴的直线，调节电源频率来调节电动机转速时，转速将严格地与频率成正比例变化。 第 * 页 3.5.2永磁同步电动机的工作原理与运行特性 永磁同步电动机的工作特性是指当电源电压恒定时，电动机的输入功率、电枢电流、效率、功率因数等随输出功率变化的关系。 第 * 页 3.5.3永磁同步电动机的控制 1.恒压频比开环控制(VVVF) VVVF的控制变量为电动机的外部变量即电压和频率。控制系统将参考电压和频率输入到实现控制策略的调制器中，最后由逆变器产生一个交变的正弦电压施加在电动机的定子绕组上，使之运行在指定的电压和参考频率下。按照这种控制策略进行控制，使供电电压的基波幅值随着速度指令成比例的线性增长，从而保持定子磁通的近似恒定。VVVF控制策略简单，易于实现，转速通过电源频率进行控制，不存在异步电动机的转差和转差补偿问题。但同时，由于系统中不引入速度、位置等反馈信号，因此无法实时捕捉电动机状态，致使无法精确控制电磁转矩；在突加负载或者速度指令时，容易发生失步现象；也没有快速的动态响应特性。因此，恒压频比开环控制控制电动机磁通而没有控制电动机的转矩，控制性能差。通常只用于对调速性能要求一般的通用变频器上。 第 * 页 3.5.3永磁同步电动机的控制 2．矢量控制 矢量控制理论的基本思想为；以转子磁链旋转空间矢量为参考坐标，将定子电流分解为相互正交的两个分量，一个与磁链同方向，代表定子电流励磁分量，另一个与磁链方向正交，代表定子电流转矩分量，分别对其进行控制，获得与直流电动机一样良好的动态特性。因其控制结构简单，控制软件实现较容易，已被广泛应用到调速系统中。 永磁同步电动机矢量控制策略与异步电动机矢量控制策略有些不同。由于永磁同步电动机转速和电源频率严格同步，其转子转速等于旋转磁场转速，转差恒等于零，没有转差功率，控制效果受转子参数影响小。因此，在永磁同步电动机上更容易实现矢量控制。 第 * 页 3.5.3永磁同步电动机的控制 某电动汽车用永磁同步电动机矢量控制系统框。 第 * 页 3.5.3永磁同步电动机的控制 3．直接转矩控制 永磁同步电机直接转矩控制系统的原理结构图。 第 * 页 3.5.3永磁同步电动机的控制 4．智能控制 为了提高永磁同步电动机的控制性能和控制精度，模糊控制、神经网络控制等开始应用于同步电动机的控制。 采用智能控制方法的永磁同步电机控制系统，在多环控制结构中，智能控制器处于最外环充当速度控制器，而内环电流控制、转矩控制仍采用PI控制、直接转矩控制这些方法，这主要是因为外环是决定系统的根本因素，而内环主要的作用是改造对象特性以利于外环的控制，各种扰动给内环带来的误差可以由外环控制或抑制。 在永磁同步电机系统中应用智能控制时，也不能完全屏弃传统的控制方法，必须将两者很好地结合起来，才能彼此取长补短，使系统的性能达到最优。 第 * 页 3.6 开关磁阻电动机 3.6.1 开关磁阻电动机的结构与特点 3.6.2 开关磁阻电动机的工作原理与运行特性 3.6.3 开关磁阻电动机的控制 第 * 页 3.6.1 开关磁阻电动机的结构与特点 1．开关磁阻电动机的结构 开关磁阻电动机是由双凸极的定子和转子组成，其定子、转子的凸极均由普通的硅钢片叠压而成。定子极上绕有集中绕组，把沿径向相对的两个绕组串联成一个两级磁极，称为“一相”；转子既无绕组又无永磁体，仅由硅钢片叠成。 开关磁阻电动机有多种不同的相数结构，如单相、二相、四相及多相等，且定子和转子的极数有多种不同的搭配。低于三相的开关磁阻电动机一般没有自起动能力。相数多，有利于减小转矩脉动，但结构复杂、主开关器件多、成本增高。目前应用较多的是四相8/6极结构和三相6/4极结构。下面介绍的的开关磁阻电动机的结构为四相8/6极结构。 第 * 页 3.6.1 开关磁阻电动机的结构与特点 2. 开关磁阻电动机的特点 开关磁阻电动机与其它电动机相比，具有以下优点： (1) 可控参数多，调速性能好。可控参数有主开关开通角、主开关关断角、相电流幅值、直流电源电压，控制方便，可四象限运行，容易实现正转、反转和电动、制动等特定的调节控制； (2) 结构简单，成本低。开关磁阻电动机转子无绕组，也不加永久磁铁，定子为集中绕组，永磁电动机及感应电动机都简单，制造和维护方便；它的功率变换器比较简单，主开关元件数较少，电子器件少； (3) 损耗小，运转效率高。开关磁阻电动机的转子不存在励磁及转差损耗，功率变换器元器件少，相应的