第4章電動(dòng)汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)及其調(diào)速控制方式

1、第第4章章 電動(dòng)汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)電動(dòng)汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī) 及其調(diào)速控制方式及其調(diào)速控制方式4.14.24.1 電動(dòng)汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)1. 電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)對(duì)電動(dòng)機(jī)要求2. 電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的分類(lèi)4.1.1 4.1.1 電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的分類(lèi)及選擇電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的分類(lèi)及選擇圖4-1 電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的分類(lèi)4.1 電動(dòng)汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)3. 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)的選擇表4-3 電動(dòng)汽車(chē)常用驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)性能比較項(xiàng)目直流電動(dòng)機(jī)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)永磁電動(dòng)機(jī)開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)功率范圍寬寬窄很寬功率密度低中高較高峰值效率/%85899095959790負(fù)荷效率/%8087909285977886轉(zhuǎn)速范圍較寬較寬寬很寬轉(zhuǎn)矩/電

2、流比中中高高質(zhì)量重中輕輕成本/（美元/kW）108101015810外形尺寸大中小小可靠性一般好優(yōu)秀好調(diào)速控制性能最好好好好控制器成本低高高一般4.1 電動(dòng)汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī) 分類(lèi)2. 特點(diǎn)及注意事項(xiàng)3. 調(diào)速控制理論基礎(chǔ)4.1.2 4.1.2 直流電動(dòng)機(jī)直流電動(dòng)機(jī)4.1 電動(dòng)汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)圖4-2 直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的等效電路4.1 電動(dòng)汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)圖4-3 各種直流電動(dòng)機(jī)的速度轉(zhuǎn)矩特性4.1 電動(dòng)汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)圖4-4 電動(dòng)汽車(chē)所需的理想特性曲線4.1 電動(dòng)汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī) 分類(lèi)2. 性能特點(diǎn)3. 三相異步感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩與機(jī)械特性4.1.3 4.1.3 交流異步電動(dòng)機(jī)交流異步電動(dòng)機(jī)4.

3、1 電動(dòng)汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)圖4-5 三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性 4.1 電動(dòng)汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)圖4-6 相電壓U1對(duì)轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的關(guān)系曲線的影響4.1 電動(dòng)汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)圖4-9 不同的電壓幅值和頻率下的轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的關(guān)系曲線4.1 電動(dòng)汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)4. 三相異步感應(yīng)電動(dòng)機(jī)產(chǎn)品舉例圖4-10 西門(mén)子公司PV系列感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性曲線4.1 電動(dòng)汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī) 永磁電動(dòng)機(jī)分類(lèi)2.永磁材料及其性能3. PM電動(dòng)機(jī)（永磁電動(dòng)機(jī)）的結(jié)構(gòu)4.1.4 4.1.4 永磁無(wú)刷電動(dòng)機(jī)永磁無(wú)刷電動(dòng)機(jī)4.1 電動(dòng)汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)圖4-11 PM電動(dòng)機(jī)的各種轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)4.1 電動(dòng)汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)圖4-13 混合勵(lì)磁式同

4、步電動(dòng)機(jī)4.1 電動(dòng)汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)4. PM電動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)5. 永磁磁阻同步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性6. 應(yīng)用舉例7. 數(shù)學(xué)模型4.1 電動(dòng)汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)圖4-15 SPM的等效電路4.1 電動(dòng)汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)圖4-16 IPM的等效電路4.1 電動(dòng)汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī) 磁阻電動(dòng)機(jī)的分類(lèi)2. 開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)與原理3. 開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)4. 開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制理論基礎(chǔ)4.1.5 4.1.5 開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)4.1 電動(dòng)汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)圖4-18 轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生原理4.1 電動(dòng)汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)圖4-19 特性圖i4.1 電動(dòng)汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)5. 開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性圖4-20 開(kāi)

5、關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性4.1 電動(dòng)汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)1. 磁阻電動(dòng)機(jī)共同的優(yōu)點(diǎn)（1）轉(zhuǎn)子中沒(méi)有磁鐵和繞組，所以發(fā)熱少，冷卻容易；（2）材料為容易獲得的硅鋼板，有可能實(shí)現(xiàn)大批量生產(chǎn)；（3）高速情況下的運(yùn)轉(zhuǎn)是可能的，由于有凸極性，可以用電子的方法從電壓電流等量中推定出轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角度，極低速情況下可以實(shí)現(xiàn)無(wú)傳感器的運(yùn)轉(zhuǎn)等。4.1.6 4.1.6 電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的發(fā)展前景電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的發(fā)展前景4.1 電動(dòng)汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)2. 磁阻電動(dòng)機(jī)共同的缺點(diǎn)（1）如果不減小氣隙，就得不到高效率和高的功率因數(shù)；（2）當(dāng)磁通量的變化劇烈時(shí)就會(huì)產(chǎn)生磁性噪聲；（3）此外，在高振動(dòng)環(huán)境中，如果氣隙小就容易出問(wèn)題。4

6、.2 電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制方式 直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性數(shù)學(xué)方程式2. 直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速控制方式4.2.1 4.2.1 直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速控制方式直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速控制方式圖4-21 電樞電壓與磁極磁通量配合調(diào)節(jié)時(shí)的電動(dòng)機(jī)特性4.2 電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制方式 變壓變頻控制4.2.2 4.2.2 交流異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速控制方式交流異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速控制方式圖4-22 變壓變頻控制的異步電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)框圖4.2 電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制方式2. 矢量控制圖4-24 與轉(zhuǎn)子磁鏈同步旋轉(zhuǎn)的 坐標(biāo)系xy4.2 電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制方式圖4-25 與轉(zhuǎn)子磁鏈同步旋轉(zhuǎn)的 坐標(biāo)系4.2 電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)

7、調(diào)速控制方式3. 直接轉(zhuǎn)矩控制圖4-27 直接轉(zhuǎn)矩控制異步電動(dòng)機(jī)的系統(tǒng)框圖4.2 電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制方式4. 自適應(yīng)控制圖4-28 感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的模型參考自適應(yīng)控制系統(tǒng)框圖4.2 電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制方式5. 滑?？刂茍D4-30 感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的滑?？刂葡到y(tǒng)框圖4.2 電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制方式6. 效率優(yōu)化控制圖4-31感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的效率優(yōu)化磁場(chǎng)定向控制系統(tǒng)框圖4.2 電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制方式 矢量控制（1）id = 0控制（2）最大轉(zhuǎn)矩/電流比控制（3）弱磁控制4.2.3 4.2.3 永磁同步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速控制方式永磁同步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速控制方式4.2 電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制方式2. 直接轉(zhuǎn)矩控制3. 恒壓頻比開(kāi)環(huán)控制圖4-32 PMSM直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)4.2 電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制方式1. 角度控制法（APC）2. 電流斬波控制法（CCC）（1）限制電流上下幅值的控制（2）電流上限和關(guān)斷時(shí)間恒定4.2.4 4.2.4 開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)的調(diào)速控制方式開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)的調(diào)速控制方式4.2 電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制方式3. 電壓控制法（VC）4. 組合控制（1）高速與低速電流斬波控制組合（2）變角度電壓PWM控制組