電動(dòng)汽車電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)

1、電動(dòng)汽車電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)PPT模板下載： 行業(yè)PPT模板： 節(jié)日PPT模板： PPT素材下載： PPT圖表下載： 優(yōu)秀PPT下載： PPT教程： Word教程： Excel教程： 資料下載： PPT課件下載： 范文下載： 試卷下載： 教案下載： PPT論壇： 電動(dòng)汽車電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)概述新能源汽車與傳統(tǒng)汽車相比，有那些不同？新能源汽車與傳統(tǒng)汽車相比，有那些不同？ 新能源汽車一般情況下，是將驅(qū)動(dòng)電機(jī)取代發(fā)動(dòng)機(jī)，使用電機(jī)控新能源汽車一般情況下，是將驅(qū)動(dòng)電機(jī)取代發(fā)動(dòng)機(jī)，使用電機(jī)控制器將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能來驅(qū)動(dòng)汽車行駛。制器將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能來驅(qū)動(dòng)汽車行駛。發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)底盤底盤車身車身電器電器電機(jī)電機(jī)底盤底盤車

2、身車身電器電器控制器控制器（ECUECU）傳統(tǒng)汽車傳統(tǒng)汽車新能源汽車新能源汽車 電動(dòng)汽車電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)概述電動(dòng)汽車電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)概述新能源汽車電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主要由哪些部分組成？新能源汽車電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主要由哪些部分組成？機(jī)械系統(tǒng)：機(jī)械傳動(dòng)、車輪等機(jī)械系統(tǒng)：機(jī)械傳動(dòng)、車輪等電氣系統(tǒng)：電機(jī)、功率轉(zhuǎn)換器、電子控制器電氣系統(tǒng)：電機(jī)、功率轉(zhuǎn)換器、電子控制器電動(dòng)汽車電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)概述電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)原理分類：電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)原理分類：電動(dòng)汽車電動(dòng)汽車：主要以動(dòng)力電池為能源源、全部或部分由電機(jī)驅(qū)動(dòng)的汽車。：主要以動(dòng)力電池為能源源、全部或部分由電機(jī)驅(qū)動(dòng)的汽車。電動(dòng)汽車電動(dòng)汽車純電動(dòng)汽車（純電動(dòng)汽車（EV）混合動(dòng)力電動(dòng)汽車（混合

3、動(dòng)力電動(dòng)汽車（HEV）燃料電池電動(dòng)汽車（燃料電池電動(dòng)汽車（FCEV）插電式（插電式（PHEV）非插電式非插電式電動(dòng)汽車電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)概述基本結(jié)構(gòu)基本結(jié)構(gòu)蓄電池蓄電池逆變器逆變器驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)軸驅(qū)動(dòng)軸電動(dòng)汽車電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)概述蓄電池蓄電池逆變器逆變器驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)軸驅(qū)動(dòng)軸蓄電池蓄電池發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)串聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車串聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車特點(diǎn)：單一的動(dòng)力裝置，兩個(gè)以上能量源特點(diǎn)：單一的動(dòng)力裝置，兩個(gè)以上能量源電動(dòng)汽車電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)概述串聯(lián)式驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)示意圖串聯(lián)式驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)示意圖電動(dòng)汽車電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)概述串聯(lián)式典型車型介紹串聯(lián)式典型車型介紹Coaster SHEVCoaster SHEV的外形的外

4、形電動(dòng)汽車電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)概述串聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車串聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車蓄電池蓄電池逆變器逆變器驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)軸驅(qū)動(dòng)軸發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)耦合器耦合器并聯(lián)式驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)示意圖并聯(lián)式驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)示意圖電動(dòng)汽車電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)概述電動(dòng)汽車電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)概述并聯(lián)式驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)組合驅(qū)動(dòng)方式并聯(lián)式驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)組合驅(qū)動(dòng)方式電動(dòng)汽車電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)概述插電式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車插電式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車 概念：概念：可以利用電力網(wǎng)（包括家用電源插座）進(jìn)行補(bǔ)充充電可以利用電力網(wǎng)（包括家用電源插座）進(jìn)行補(bǔ)充充電的混的混合動(dòng)力電動(dòng)汽車。合動(dòng)力電動(dòng)汽車。 特點(diǎn)：特點(diǎn)： （1 1）低噪音、低排放）低噪音、低排放 （2 2）介于常規(guī)混合動(dòng)力和純電動(dòng)之間）介

5、于常規(guī)混合動(dòng)力和純電動(dòng)之間 （3 3）利用晚間）利用晚間“谷電谷電”，降低使用成本，降低使用成本 （4 4）動(dòng)力電池需要具有深充和深放的能力）動(dòng)力電池需要具有深充和深放的能力電動(dòng)汽車電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)概述燃料電池電動(dòng)汽車燃料電池電動(dòng)汽車組成：組成：燃料電池發(fā)電機(jī)、燃料儲(chǔ)存裝置、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、動(dòng)力電池等。燃料電池發(fā)電機(jī)、燃料儲(chǔ)存裝置、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、動(dòng)力電池等。電動(dòng)汽車電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)概述燃料電池電動(dòng)汽車的基本結(jié)構(gòu)燃料電池電動(dòng)汽車的基本結(jié)構(gòu)電動(dòng)汽車電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)概述電動(dòng)汽車電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)概述電動(dòng)汽車電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)概述帕薩特領(lǐng)馭燃料電動(dòng)車動(dòng)力源帕薩特領(lǐng)馭燃料電動(dòng)車動(dòng)力源電動(dòng)汽車電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)概述控制信號(hào)流控制信號(hào)流動(dòng)力電源流

6、向動(dòng)力電源流向機(jī)械方式連接機(jī)械方式連接電動(dòng)汽車電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)概述電動(dòng)汽車對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的性能要求電動(dòng)汽車對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的性能要求1 1、體積小、重量輕、體積小、重量輕2 2、在整個(gè)運(yùn)行范圍內(nèi)的高效率、在整個(gè)運(yùn)行范圍內(nèi)的高效率3 3、低轉(zhuǎn)速大轉(zhuǎn)矩特性及寬范圍內(nèi)的恒定功率特性、低轉(zhuǎn)速大轉(zhuǎn)矩特性及寬范圍內(nèi)的恒定功率特性4 4、高可靠性、高可靠性5 5、低價(jià)格、低價(jià)格6 6、高電壓、高電壓7 7、高轉(zhuǎn)速、高轉(zhuǎn)速鋁制外殼鋁制外殼DCDCDCDC電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī) 電動(dòng)汽車電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)及其控制系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)及其控制系統(tǒng)是電動(dòng)汽車的是電動(dòng)汽車的心臟心臟，是把，是把電能轉(zhuǎn)化電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能為機(jī)械能來驅(qū)動(dòng)車輛的部件。它的

7、任務(wù)是在駕駛?cè)说目刂葡?，來?qū)動(dòng)車輛的部件。它的任務(wù)是在駕駛?cè)说目刂葡?，高效率高效率地地將?dòng)力電池的能量轉(zhuǎn)化為車輪的動(dòng)能，或者將將動(dòng)力電池的能量轉(zhuǎn)化為車輪的動(dòng)能，或者將車輪上的動(dòng)能反饋到動(dòng)力車輪上的動(dòng)能反饋到動(dòng)力電池電池中。電能和機(jī)械能的相互轉(zhuǎn)化在電機(jī)轉(zhuǎn)子和定子間的氣隙形成。中。電能和機(jī)械能的相互轉(zhuǎn)化在電機(jī)轉(zhuǎn)子和定子間的氣隙形成。 目前電動(dòng)汽車常用的電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)有目前電動(dòng)汽車常用的電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)有4 4種：種： 1 1）直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，電機(jī)控制一般采用脈寬調(diào)制（）直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，電機(jī)控制一般采用脈寬調(diào)制（PWM)PWM)控制方控制方式。式。 要點(diǎn)：要點(diǎn)： 電源電源-直流，控制方

8、式直流，控制方式-PWM-PWM脈寬調(diào)制脈寬調(diào)制勵(lì)磁方式：勵(lì)磁方式： 1. 1.永久磁鐵永久磁鐵 2.2.勵(lì)磁繞組勵(lì)磁繞組電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)什么是直流電機(jī)？什么是直流電機(jī)？電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)l定義：將直流電能和機(jī)械能相互轉(zhuǎn)化的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，定義：將直流電能和機(jī)械能相互轉(zhuǎn)化的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，它可用作電動(dòng)機(jī)或發(fā)電機(jī)它可用作電動(dòng)機(jī)或發(fā)電機(jī)直流電機(jī)的用途直流電機(jī)的用途1.作電源用作電源用直流發(fā)電機(jī)直流發(fā)電機(jī) 2.作動(dòng)力用作動(dòng)力用直流電動(dòng)機(jī)直流電動(dòng)機(jī) 3.信號(hào)的傳遞信號(hào)的傳遞作為測量元件作為測量元件直流測速發(fā)電機(jī)直流測速發(fā)電機(jī)作為執(zhí)行元件作為執(zhí)行元件直流伺服電動(dòng)機(jī)直流伺

9、服電動(dòng)機(jī)直流電機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)直流電機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)q優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：直流發(fā)電機(jī)的電勢(shì)波形較好，電磁干擾較小。直流發(fā)電機(jī)的電勢(shì)波形較好，電磁干擾較小。直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速范圍寬廣，調(diào)速特性平滑。直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速范圍寬廣，調(diào)速特性平滑。直流電動(dòng)機(jī)過載能力較強(qiáng)，起動(dòng)和制動(dòng)轉(zhuǎn)矩較大。直流電動(dòng)機(jī)過載能力較強(qiáng)，起動(dòng)和制動(dòng)轉(zhuǎn)矩較大。q缺點(diǎn)缺點(diǎn)：由于存在換向器，其制造、維護(hù)復(fù)雜，價(jià)格較高。由于存在換向器，其制造、維護(hù)復(fù)雜，價(jià)格較高。電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)他勵(lì)：他勵(lì)： 勵(lì)磁繞組與電樞繞組勵(lì)磁繞組與電樞繞組無關(guān)無關(guān)他勵(lì)式發(fā)電機(jī)他勵(lì)式發(fā)電機(jī)n rfI=II=Ia aI Ia a電樞電流電樞電流I If f勵(lì)磁電流勵(lì)磁電流I

10、 If fI Ia aR Rf fR RL LI IU UE Ea a fIfRUaIaEI并勵(lì)式電動(dòng)機(jī)并勵(lì)式電動(dòng)機(jī)電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)fCRUaIInaEfI串勵(lì)式電動(dòng)機(jī)串勵(lì)式電動(dòng)機(jī)并勵(lì)：并勵(lì)： 勵(lì)磁繞組與電樞繞組勵(lì)磁繞組與電樞繞組并聯(lián)并聯(lián) 串勵(lì)：串勵(lì)： 勵(lì)磁繞組與電樞繞組勵(lì)磁繞組與電樞繞組串聯(lián)串聯(lián) 基本轉(zhuǎn)速基本轉(zhuǎn)速ne以下為恒轉(zhuǎn)矩區(qū)，基本轉(zhuǎn)速以下為恒轉(zhuǎn)矩區(qū)，基本轉(zhuǎn)速ne以上為恒功率區(qū)。在恒以上為恒功率區(qū)。在恒轉(zhuǎn)矩區(qū)，勵(lì)磁電流保持不變，通過改變電樞電壓來控制轉(zhuǎn)矩。在高速轉(zhuǎn)矩區(qū)，勵(lì)磁電流保持不變，通過改變電樞電壓來控制轉(zhuǎn)矩。在高速恒功率區(qū)，電樞電壓不變，通過改變勵(lì)磁電流或弱磁來控制轉(zhuǎn)矩。它恒功率區(qū)

11、，電樞電壓不變，通過改變勵(lì)磁電流或弱磁來控制轉(zhuǎn)矩。它的這種特性很適合汽車對(duì)動(dòng)力源低速高轉(zhuǎn)矩、高速低轉(zhuǎn)矩的要求，而的這種特性很適合汽車對(duì)動(dòng)力源低速高轉(zhuǎn)矩、高速低轉(zhuǎn)矩的要求，而且直流電機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，易于平滑調(diào)速，控制技技術(shù)成熟。且直流電機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，易于平滑調(diào)速，控制技技術(shù)成熟。電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)一、電流電樞繞組基本知識(shí)一、電流電樞繞組基本知識(shí)作用：作用：電樞繞組電樞繞組功率繞組功率繞組。當(dāng)電樞繞組在磁場中旋轉(zhuǎn)時(shí)將感。當(dāng)電樞繞組在磁場中旋轉(zhuǎn)時(shí)將感應(yīng)電勢(shì)，當(dāng)電樞繞組中流通電流時(shí)，電流和氣隙磁場相互作用將應(yīng)電勢(shì)，當(dāng)電樞繞組中流通電流時(shí)，電流和氣隙磁場相互作用將產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。通過

12、電樞繞組直流電機(jī)進(jìn)行電功率和機(jī)械功率的通過電樞繞組直流電機(jī)進(jìn)行電功率和機(jī)械功率的轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換。 特點(diǎn)：特點(diǎn)：直流繞組是閉合繞組直流繞組是閉合繞組。每個(gè)元件的兩端點(diǎn)分別連接在兩換。每個(gè)元件的兩端點(diǎn)分別連接在兩換向片上，每個(gè)換向片連接兩個(gè)元件，各元件依一定規(guī)律依次連接，向片上，每個(gè)換向片連接兩個(gè)元件，各元件依一定規(guī)律依次連接，形成閉合回路。形成閉合回路。電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)b)idOEudwtIdOwtaqd2 2）交流感應(yīng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，電機(jī)控制一般采用矢量控制或直接轉(zhuǎn)矩）交流感應(yīng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，電機(jī)控制一般采用矢量控制或直接轉(zhuǎn)矩控制的變頻調(diào)速控制方式?？刂频淖冾l調(diào)速控制方式。 3 3）交流

13、永磁電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，包括永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)和水磁）交流永磁電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，包括永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)和水磁光明方波電機(jī)控制系統(tǒng)，其中永磁同步電機(jī)控制一般采用矢量控制光明方波電機(jī)控制系統(tǒng)，其中永磁同步電機(jī)控制一般采用矢量控制方法，永磁無刷方波電機(jī)控制方法與直流電機(jī)控制相似。方法，永磁無刷方波電機(jī)控制方法與直流電機(jī)控制相似。 4) 4)開關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，電機(jī)控制一般采用模糊滑?？刂品介_關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，電機(jī)控制一般采用模糊滑?？刂品椒ā７?。電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)電動(dòng)汽車的電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)與傳統(tǒng)工業(yè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)差別較大，特點(diǎn)如下：電動(dòng)汽車的電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)與傳統(tǒng)工業(yè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)差別較大，特點(diǎn)如下

14、：1 1）以電機(jī)轉(zhuǎn)矩或轉(zhuǎn)速為控制目標(biāo)，加速踏板、制動(dòng)踏板和轉(zhuǎn)向盤的給定位置是）以電機(jī)轉(zhuǎn)矩或轉(zhuǎn)速為控制目標(biāo)，加速踏板、制動(dòng)踏板和轉(zhuǎn)向盤的給定位置是電機(jī)轉(zhuǎn)矩或轉(zhuǎn)速的目標(biāo)值，要求轉(zhuǎn)矩響應(yīng)快，波動(dòng)小，穩(wěn)定性好。電機(jī)轉(zhuǎn)矩或轉(zhuǎn)速的目標(biāo)值，要求轉(zhuǎn)矩響應(yīng)快，波動(dòng)小，穩(wěn)定性好。2 2）要求電機(jī)具有較寬的調(diào)速范圍，最高轉(zhuǎn)速是基速的）要求電機(jī)具有較寬的調(diào)速范圍，最高轉(zhuǎn)速是基速的2 2倍以上，電機(jī)要能四象限倍以上，電機(jī)要能四象限工作。工作。3 3）為保證汽車動(dòng)力性好，要求電機(jī)低速大轉(zhuǎn)矩輸出，并能具有較大的過載距力，）為保證汽車動(dòng)力性好，要求電機(jī)低速大轉(zhuǎn)矩輸出，并能具有較大的過載距力，較長的過載時(shí)間，過載系數(shù)達(dá)較長的過

15、載時(shí)間，過載系數(shù)達(dá)2 2倍以上，過載時(shí)間達(dá)倍以上，過載時(shí)間達(dá)3min3min以上，為保證最高車速，以上，為保證最高車速，要求電機(jī)基速以上處于一定恒功率輸出要求電機(jī)基速以上處于一定恒功率輸出4 4），電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)要求有高的功率密度和寬轉(zhuǎn)速范圍高效工作區(qū)，系統(tǒng)效生大），電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)要求有高的功率密度和寬轉(zhuǎn)速范圍高效工作區(qū)，系統(tǒng)效生大于于80%80%的轉(zhuǎn)速區(qū)大于的轉(zhuǎn)速區(qū)大于75%75%。5 5）電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可靠性好，電磁兼容性好，易于維護(hù)。）電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可靠性好，電磁兼容性好，易于維護(hù)。矢量控制 由于異步電機(jī)的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型是一個(gè)高階、非線性、強(qiáng)耦合的多由于異步電機(jī)的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型是一個(gè)高階、非線性、強(qiáng)

16、耦合的多變量系統(tǒng)。上世紀(jì)變量系統(tǒng)。上世紀(jì)6060年代末由達(dá)姆斯塔特工業(yè)大學(xué)（年代末由達(dá)姆斯塔特工業(yè)大學(xué)（TU DarmstadtTU Darmstadt）的的K.HasseK.Hasse提出矢量控制。在提出矢量控制。在7070年代初由西門子工程師年代初由西門子工程師F.BlaschkeF.Blaschke在布在布倫瑞克工業(yè)大學(xué)倫瑞克工業(yè)大學(xué)(TU Braunschweig)(TU Braunschweig)發(fā)表的博士論文中提出三相電機(jī)磁發(fā)表的博士論文中提出三相電機(jī)磁場定向控制方法，通過異步電機(jī)場定向控制方法，通過異步電機(jī)矢量控制矢量控制理論來解決交流電機(jī)轉(zhuǎn)矩控理論來解決交流電機(jī)轉(zhuǎn)矩控制問題。制

17、問題。矢量控制實(shí)現(xiàn)的基本原理矢量控制實(shí)現(xiàn)的基本原理是通過測量和控制異步電動(dòng)機(jī)是通過測量和控制異步電動(dòng)機(jī)定子定子電流矢量電流矢量，根據(jù)磁場定向原理分別對(duì)異步電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁電流和轉(zhuǎn)矩電，根據(jù)磁場定向原理分別對(duì)異步電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁電流和轉(zhuǎn)矩電流進(jìn)行控制，從而達(dá)到控制異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的目的。流進(jìn)行控制，從而達(dá)到控制異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的目的。永磁同步電機(jī)定子鐵芯與轉(zhuǎn)子鐵芯永磁同步電機(jī)定子鐵芯與轉(zhuǎn)子鐵芯永磁同步電機(jī)永磁同步電機(jī)定子鐵芯與轉(zhuǎn)子鐵芯立體圖永磁同步電機(jī)定子鐵芯與轉(zhuǎn)子鐵芯立體圖永磁同步電機(jī)嵌好繞組的永磁電機(jī)定子鐵芯嵌好繞組的永磁電機(jī)定子鐵芯永磁同步電機(jī)永磁同步電機(jī)的剖視圖永磁同步電機(jī)的剖視圖永磁無刷直流電機(jī)（

18、BLDC）內(nèi)定子鐵芯與外永磁轉(zhuǎn)子內(nèi)定子鐵芯與外永磁轉(zhuǎn)子永磁無刷直流電機(jī)（BLDC）有線圈的內(nèi)定子與霍爾元件有線圈的內(nèi)定子與霍爾元件永磁無刷直流電機(jī)（BLDC）電機(jī)組合在一起的的內(nèi)定子與外轉(zhuǎn)子電機(jī)組合在一起的的內(nèi)定子與外轉(zhuǎn)子永磁無刷直流電機(jī)（BLDC）八線制：控制器直流電源八線制：控制器直流電源2 2根（根（REF+REF+，REF-REF-），霍爾傳感器），霍爾傳感器3 3根根 （HALL-A/B/CHALL-A/B/C），電機(jī)三對(duì)繞組），電機(jī)三對(duì)繞組3 3根（根（A/B/CA/B/C）矢量控制（FOC）矢量控控制基本原理 FOC控制的基本思路基：模擬直流電機(jī)的控制方法進(jìn)行控制，根據(jù)線性變換以

19、及變換前后磁勢(shì)和功率不變的原則，通過正交變換將a-b-c三相坐標(biāo)下的數(shù)學(xué)模型變成-二相靜止坐標(biāo)系（Clarke)的模型，然后通過旋轉(zhuǎn)變換將二相靜止坐標(biāo)系的模型變成兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系（Park）的模型（d-q)。在- /d-q變換下將定子電流矢量分解成按轉(zhuǎn)子磁場定向的兩個(gè)直流分量id/iq（其中，id為勵(lì)磁電流分量、iq為轉(zhuǎn)矩電流分量）。并對(duì)其分別加以控制，控制id相當(dāng)于控制磁通，控制iq相當(dāng)于控制轉(zhuǎn)矩。 永磁無刷直流電機(jī)（BLDC）磁場定向控制系統(tǒng)（磁場定向控制系統(tǒng)（Field Oriented ControlField Oriented Control），簡稱），簡稱FOCFOC矢量控制。矢量控

20、制。經(jīng)過上述變換之后得到：經(jīng)過上述變換之后得到：stsmrmneiiLL2pT -為勵(lì)磁電流為勵(lì)磁電流sti-為勵(lì)磁電流為勵(lì)磁電流msi矢量控制（FOC）1 1、d d、q q軸是什么軸是什么? ? d d軸是電機(jī)中的直軸，軸是電機(jī)中的直軸， q q軸是交軸。是一個(gè)虛擬坐標(biāo)軸（現(xiàn)實(shí)中軸是交軸。是一個(gè)虛擬坐標(biāo)軸（現(xiàn)實(shí)中不存在），為了便于分析。勵(lì)磁磁場和轉(zhuǎn)子磁場會(huì)存在一定的角不存在），為了便于分析。勵(lì)磁磁場和轉(zhuǎn)子磁場會(huì)存在一定的角度（功角），可以把兩個(gè)磁場相互的作用力分解垂直于磁場方向和度（功角），可以把兩個(gè)磁場相互的作用力分解垂直于磁場方向和呈呈9090度交叉方向兩部分（就像把一個(gè)作用力分解成為

21、度交叉方向兩部分（就像把一個(gè)作用力分解成為X X和和Y Y軸上的分軸上的分力一樣），轉(zhuǎn)子磁極的中心線作為直軸力一樣），轉(zhuǎn)子磁極的中心線作為直軸d d，將垂直于，將垂直于d d軸兩相鄰磁極軸兩相鄰磁極間定義為間定義為q q軸。軸。直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速依據(jù)直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速n和其他參量的關(guān)系可表示為和其他參量的關(guān)系可表示為式中式中 Ua電樞供電電壓（電樞供電電壓（V）；）；Ia 電樞電流（電樞電流（A）；）；勵(lì)磁磁通（勵(lì)磁磁通（Wb）；）；Ra電樞回路總電阻（電樞回路總電阻（）；）；Ce電勢(shì)系數(shù)電勢(shì)系數(shù)eaaCRIUan6.3 矢量控制直流電機(jī)改變直流電機(jī)轉(zhuǎn)速方法有：直流電機(jī)改變直流電機(jī)轉(zhuǎn)

22、速方法有：1 1、電樞變阻、電樞變阻2 2、電樞調(diào)壓、電樞調(diào)壓3 3、改變磁通、改變磁通-恒功率調(diào)速恒功率調(diào)速恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速aTemIC T直流電機(jī)轉(zhuǎn)矩直流電機(jī)轉(zhuǎn)矩永磁無刷直流電機(jī)（BLDC）磁場定向控制系統(tǒng)（磁場定向控制系統(tǒng)（Field Oriented ControlField Oriented Control），簡稱），簡稱FOCFOC矢量控制。矢量控制。經(jīng)過上述變換之后得到：經(jīng)過上述變換之后得到：stsmrmneiiLL2pT -為勵(lì)磁電流為勵(lì)磁電流sti-為勵(lì)磁電流為勵(lì)磁電流msi模糊控制 適用對(duì)象：適用對(duì)象： 模糊控制系統(tǒng)通常適用于難以建立解釋數(shù)學(xué)模型的復(fù)雜系統(tǒng)的控模糊控制系

23、統(tǒng)通常適用于難以建立解釋數(shù)學(xué)模型的復(fù)雜系統(tǒng)的控制。制。 建立基礎(chǔ)：建立基礎(chǔ)： 模糊控制是以模糊集合論，模糊語言變量及模糊邏輯推理為基礎(chǔ)模糊控制是以模糊集合論，模糊語言變量及模糊邏輯推理為基礎(chǔ)的一種計(jì)算機(jī)數(shù)字控制。的一種計(jì)算機(jī)數(shù)字控制。 包含模型：包含模型： 模糊控制系統(tǒng)主要包括模糊控制系統(tǒng)主要包括MamdaniMamdani模糊規(guī)則控制和模糊規(guī)則控制和Takagi-SugenoTakagi-Sugeno模糊模模糊模型（簡稱型（簡稱T-ST-S模型）控制兩形式。模型）控制兩形式。模糊控制模糊控制的基本原理模糊控制的基本原理 模糊控制系統(tǒng)的基本原理可由圖表示，它的核心部分為模糊控模糊控制系統(tǒng)的基本

24、原理可由圖表示，它的核心部分為模糊控制器，如圖中的虛線框中部分所示。制器，如圖中的虛線框中部分所示。模糊控制模糊控制系統(tǒng)的基本算法可以概括為四個(gè)步驟：模糊控制系統(tǒng)的基本算法可以概括為四個(gè)步驟：1.1. 根據(jù)本次采樣得到的系統(tǒng)的輸出值，計(jì)算所選擇之系統(tǒng)的輸入變根據(jù)本次采樣得到的系統(tǒng)的輸出值，計(jì)算所選擇之系統(tǒng)的輸入變量；量；2.2. 將輸入變量的精確值變?yōu)槟：?；將輸入變量的精確值變?yōu)槟：浚?.3. 根據(jù)輸入變量（模糊量）機(jī)模糊控制規(guī)則，按模糊推理合成規(guī)則根據(jù)輸入變量（模糊量）機(jī)模糊控制規(guī)則，按模糊推理合成規(guī)則計(jì)算控制量（模糊量）；計(jì)算控制量（模糊量）；4.4. 由上述得到的控制量（模糊量）計(jì)算

25、精確量。由上述得到的控制量（模糊量）計(jì)算精確量。模糊控制模糊化模糊化 在模糊控制系統(tǒng)的運(yùn)行中，控制器的輸入、輸出值是有確定值在模糊控制系統(tǒng)的運(yùn)行中，控制器的輸入、輸出值是有確定值的清晰量，而在進(jìn)行模糊控制時(shí)，需要的是模糊量，因而需要轉(zhuǎn)換。的清晰量，而在進(jìn)行模糊控制時(shí)，需要的是模糊量，因而需要轉(zhuǎn)換。把物理量的清晰值轉(zhuǎn)換成模糊語言變量值的過程叫做清晰量的模糊化。把物理量的清晰值轉(zhuǎn)換成模糊語言變量值的過程叫做清晰量的模糊化。 以語言變量以語言變量“偏差偏差”x x為例，設(shè)為例，設(shè)x x的實(shí)際取值范圍是連續(xù)值，且的實(shí)際取值范圍是連續(xù)值，且x x-6, 6-6, 6。將該語言變量模糊化的過程如下：。將該

26、語言變量模糊化的過程如下： 1. 1. 將連續(xù)論域?qū)⑦B續(xù)論域X= -6, 6X= -6, 6離散化：離散化：N=-6, -5, -4, -3, -2,N=-6, -5, -4, -3, -2,-1, 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6;-1, 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6; 2. 2. 設(shè)定語言變量的語言值：設(shè)定語言變量的語言值：NB, NM, NS, O, PS, PM,PB;NB, NM, NS, O, PS, PM,PB; 3. 3. 定義好每個(gè)語言變量值，即給他們?cè)O(shè)定隸屬度函數(shù)定義好每個(gè)語言變量值，即給他們?cè)O(shè)定隸屬度函數(shù)模糊控制隸屬度賦值表隸屬度賦值表模糊控制4. 4.

27、將實(shí)際值與模糊值對(duì)應(yīng)：如實(shí)際值將實(shí)際值與模糊值對(duì)應(yīng)：如實(shí)際值x=-6, x=-6, 它是離散化后論域中的它是離散化后論域中的點(diǎn)，而且點(diǎn)，而且故將故將-6-6模糊化模糊化NBNB；又如對(duì)實(shí)際值；又如對(duì)實(shí)際值x=-0.8x=-0.8，將其四舍五入取整是，將其四舍五入取整是-1-1，由于，由于所以將實(shí)際值所以將實(shí)際值x=-0.8x=-0.8離散化為離散化為NSNS一般情況下，如果一般情況下，如果x x的實(shí)際取值范圍是連續(xù)值，且的實(shí)際取值范圍是連續(xù)值，且xa, bxa, b，要將其轉(zhuǎn)，要將其轉(zhuǎn)換成換成-n, n-n, n區(qū)間的離散值區(qū)間的離散值y y，則轉(zhuǎn)換公式為，則轉(zhuǎn)換公式為 y=2nx-(a+b)

28、/2/(b-a) y=2nx-(a+b)/2/(b-a)模糊控制對(duì)于離散化不不對(duì)稱的情況，如對(duì)于離散化不不對(duì)稱的情況，如-n,m-n,m，轉(zhuǎn)換公式為，轉(zhuǎn)換公式為y=(m+n)x-(a+b)/2/(b-a)y=(m+n)x-(a+b)/2/(b-a) 模糊控制規(guī)則模糊控制規(guī)則 模糊控制規(guī)則是由一系列模糊控制規(guī)則是由一系列if-thenif-then形式的模糊條件語句所構(gòu)成，形式的模糊條件語句所構(gòu)成，條件句中的前件為系統(tǒng)的輸入或狀態(tài)，后件是控制量。條件句中的前件為系統(tǒng)的輸入或狀態(tài)，后件是控制量。 推理機(jī)制推理機(jī)制 模糊推理是指采用某推理方法，由采樣時(shí)刻的輸入和模糊控制規(guī)模糊推理是指采用某推理方法，

29、由采樣時(shí)刻的輸入和模糊控制規(guī)則導(dǎo)出模糊控制器控制量的輸出。常用的推理方法有：則導(dǎo)出模糊控制器控制量的輸出。常用的推理方法有： 模糊控制1. Mamdani1. Mamdani模糊推理算法；模糊推理算法；2. Larsen2. Larsen模糊推理算法；模糊推理算法；3. Takagi-Sugeno3. Takagi-Sugeno模糊推理算法；模糊推理算法；4. Tsukamoto4. Tsukamoto模糊推理算法；模糊推理算法；5. 5. 簡單模糊推理算法。簡單模糊推理算法。 模糊控制 前面我們提到，對(duì)多輸入多輸出（前面我們提到，對(duì)多輸入多輸出（MIMOMIMO）模糊控制器，其規(guī)則庫）模糊控

30、制器，其規(guī)則庫均可以看成是多個(gè)獨(dú)立的多輸入單輸出系統(tǒng)。因而，在此只考慮均可以看成是多個(gè)獨(dú)立的多輸入單輸出系統(tǒng)。因而，在此只考慮MISOMISO系統(tǒng)。不失一般性，考慮兩個(gè)輸入系統(tǒng)。不失一般性，考慮兩個(gè)輸入一個(gè)輸出的模糊控制器。設(shè)已一個(gè)輸出的模糊控制器。設(shè)已建立的模糊控制規(guī)則為建立的模糊控制規(guī)則為 模糊控制R1R1： 如果如果x x是是A1 and yA1 and y是是B1B1，則，則z z是是C1C1R2R2： 如果如果x x是是A2 and yA2 and y是是B2B2，則，則z z是是C2C2RnRn：如果：如果x x是是An and yAn and y是是BnBn，則，則z z是是CnCn設(shè)已知模糊控制器的輸入模糊量為：設(shè)已知模糊控制器的輸入模糊量為：x x是是Aand yAand y是是BB，則根據(jù)模糊，則根據(jù)模糊控制規(guī)則進(jìn)行模糊推理，可以得出輸出變量控制規(guī)則進(jìn)行模糊推理，可以得出輸出變量z z的值為的值為CC計(jì)算如下：計(jì)算如下： 模糊控制 其中包括了三種主要的模糊邏輯運(yùn)算：其中包括了三種主要的模