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        電動汽車永磁同步電機簡介

        • 瀏覽次數:8849次
        • 發布時間:2017/11/6 16:23:30
        • 作者:ly_yinhe

        電動汽車永磁同步電機結構

          電動汽車永磁同步電機的基本結構與交流異步電機類似,都包括定子部分和轉子部分。電動汽車永磁同步電機的轉子結構有瓦片式、嵌入式和內埋式等多種。永磁同步電機的定子是由鐵心和三相繞組構成,與交流異步電機相似,但轉子為永久磁鐵。

        電動汽車永磁同步電機的結構

        圖示:電動汽車永磁同步電機的結構

        電動汽車永磁同步電機的基本原理

          與交流異步電機一樣,當定子繞組輸入三相正弦交流電時,會產生一個旋轉磁場。該旋轉磁場與轉子的永磁體磁場相互作用,使轉子產生電磁轉矩,并隨著定子的旋轉磁場轉動,由于轉子的轉動與旋轉磁場同步,故稱之為永磁同步電機。其繞線形式如圖所示,對于某一型號的同步電機,轉速只與電源的頻率有關。

        永磁同步電機的繞線形式

        圖示:永磁同步電機的繞線形式

        電動汽車永磁同步電機控制

          電動汽車永磁同步電機的控制較為復雜,其控制方法也有多種,如矢量控制(磁場定向控制)、直接轉矩控制和恒壓頻比開環控制等控制方式。

        01矢量控制

          矢量控制的原理為:以轉子磁鏈旋轉空間矢量為參考坐標,將定子電流分解為相互正交的兩個分量:一個與磁鏈同方向,代表定子電流勵磁分量;另一個與磁鏈方向正交,代表定子電流轉矩分量,分別對其進行控制。

          永磁同步電機轉速和電源頻率嚴格同步,轉差率恒等于零,控制效果受轉子參數影響小,在永磁同步電機上更容易實現矢量控制。因其控制結構簡單,控制軟件容易實現,已被廣泛應用到調速系統中。

        02直接轉矩控制

          直接轉矩控制不需要矢量控制里面的旋轉坐標變換和轉子磁鏈定向,轉矩取代電流成為受控對象。電壓矢量則是控制系統里唯一的輸入,通過電壓矢量,直接控制轉矩和磁鏈的增加或減小,控制結構簡單,受電機參數變化影響小,能夠獲得極佳的動態性能。

          由于在電動汽車運行過程中,直接轉矩控制需要結合復雜的運行工況進行,使得直接轉矩控制較難應用到電動汽車驅動控制系統中。

        03恒壓頻比開環控制

          恒壓頻比開環控制的控制矢量為電機的外部矢量,即電壓和頻率。控制系統將參考電壓和頻率輸入到實現控制策略的調整器中,最后由逆變器產生一個交變的正弦電壓施加在電機的定子繞組上,使之運行在指定的電壓和頻率下。

          恒壓頻比開環控制策略簡單,易于實現,轉速通過電源頻率進行控制。但是,恒壓頻比開環控制策略未引入速度、位置等反饋信號,因此無法實時捕捉電機狀態,致使無法精確控制電磁轉矩。在突發加載或者加速指令時,容易發生失步現象。另外,也不具備快速的動態響應特性,控制性能差,通常只用于對調速性能要求一般的通用變頻器上。

        電動汽車永磁同步電機特點

          電動汽車永磁同步電機驅動系統應用到電動汽車上,具有以下幾個獨特的優點:

          1. 由于轉子無需勵磁,電機可在很低的轉速下保持同步運行,調速的范圍寬;

          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換的效率。另外,采用稀土永磁材料后,電機的體積可以大大縮小,重量可以相應減小,從而有效地提高了功率密度;

          3. 瞬態特性通常都比較好:由于采用了高性能的永磁材料,體積得以減小,從而有較低的轉動慣量、更快的響應速度;

          4. 具有良好的機械特性:對于由于負載變化而引起的電機轉矩擾動,永磁同步電機具有較強的承受能力;

          5. 結構多樣化:轉子可以有多種結構,可以內置或外置;不同結構有不同性能特點和適用環境,因而其應用范圍廠。

          總體上講,永磁同步電機具有結構簡單、體積小、貢量輕、損耗小、效率高等優點,但與交流異步電機相比,它也有成本高、起動困難等缺點。


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