新能源汽車：第二章電動汽車基礎(chǔ)

1、第二章電動汽車基礎(chǔ)學(xué)習(xí)目標(biāo)1.學(xué)習(xí)電動汽車，首先請讀者電動汽車的電動機(jī)的分類和相關(guān)概念。2.電動汽車的電池對電動汽車的發(fā)展起著至關(guān)重要的作用，要求掌握電動汽車電池的定義與分類 。3.目前，電動汽車的電池成為阻礙電動汽車推廣的主要技術(shù)瓶頸，請讀者了解目前幾種應(yīng)用前景較好的動力電池。第一節(jié)電動汽車的電動機(jī)一、電動汽車電動機(jī)的相關(guān)概念1電動機(jī)的定義電動機(jī)（Motors）是把電能轉(zhuǎn)換成 HYPERLINK /view/28598.htm t _blank 機(jī)械能的一種設(shè)備。它是利用通電線圈（也就是定子繞組）產(chǎn)生旋轉(zhuǎn) HYPERLINK /view/351.htm t _blank 磁場并作用于轉(zhuǎn)子鼠籠

2、式閉合鋁框形成磁電動力旋轉(zhuǎn)扭矩。電動機(jī)的組成 電動機(jī)主要由定子與轉(zhuǎn)子組成，通電導(dǎo)線在磁場中受力運(yùn)動的方向跟 HYPERLINK /view/10897.htm t _blank 電流方向和磁感線（磁場方向）方向有關(guān)。電動機(jī)工作原理是磁場對電流受力的作用，使電動機(jī)轉(zhuǎn)動。2 負(fù)載性質(zhì) 負(fù)載性質(zhì)是指負(fù)載類型及其機(jī)械特性，是連續(xù)運(yùn)行的負(fù)載還是斷續(xù)運(yùn)行的負(fù)載，是恒定的力矩，還是變化的力矩，是恒轉(zhuǎn)速運(yùn)行還是變速運(yùn)行3負(fù)載容量 負(fù)載容量是針對電動機(jī)功率和轉(zhuǎn)矩的大小而確定，電機(jī)功率的選擇應(yīng)滿足配套機(jī)械負(fù)載必需的容量，不要過大也不可以過小。功率選得過大，不能充分發(fā)揮電動機(jī)效率，增加投資費(fèi)用和運(yùn)行費(fèi)用，浪費(fèi)電力；

3、功率選得過小，會使電動機(jī)超負(fù)荷工作，電動機(jī)發(fā)熱，絕緣壽命縮短。二、電動汽車用電動機(jī)分類電動汽車驅(qū)動電動機(jī)種類：電動機(jī)有轉(zhuǎn)換器無轉(zhuǎn)換器特種電動機(jī)交流電動機(jī)正弦波電動機(jī)方波電動機(jī)同步磁阻電動機(jī)直流電動機(jī)1、按工作電源分類根據(jù)電動機(jī)工作電源的不同，可分為 HYPERLINK /view/1081361.htm t _blank 直流電動機(jī)和交流電動機(jī)。2、按結(jié)構(gòu)及工作原理分類電動機(jī)按結(jié)構(gòu)及工作原理可分為直流電動機(jī)，異步電動機(jī)和 HYPERLINK /view/904843.htm t _blank 同步電動機(jī)。3、按起動與運(yùn)行方式分類電動機(jī)按起動與運(yùn)行方式可分為 HYPERLINK /view/36

4、86.htm t _blank 電容起動式單相異步電動機(jī)、電容運(yùn)轉(zhuǎn)式單相異步電動機(jī)、電容起動運(yùn)轉(zhuǎn)式單相異步電動機(jī)和分相式單相異步電動機(jī)。4、按運(yùn)轉(zhuǎn)速度分類：電動機(jī)按運(yùn)轉(zhuǎn)速度可分為高速電動機(jī)、低速電動機(jī)、恒速電動機(jī)、 HYPERLINK /view/3826871.htm t _blank 調(diào)速電動機(jī)。5、按絕緣等級分為：A級、E級、B級、F級、H級、C級6、按額定工作制分連續(xù)工作制（SI）：電動機(jī)在銘牌規(guī)定的額定值條件下，保證長期運(yùn)行短時(shí)工作制（S2）：電動機(jī)在銘牌規(guī)定的額定值條件下，只能在限定的時(shí)間內(nèi)短時(shí)運(yùn)行。短時(shí)運(yùn)行的持續(xù)時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)有四種：10min 、30min 、60min及90min。

5、斷續(xù)工作制（S3）三、電動汽車常用的電動機(jī)1直流電動機(jī).（DCM）1）定義：直流電動機(jī)（direct current motor，DC motor）將直流電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的轉(zhuǎn)動裝置。2）特點(diǎn)（1）調(diào)速性能好。（2）起動力矩大。（3） 高速性能不佳。3）構(gòu)造分為兩部分： HYPERLINK /view/509193.htm t _blank 定子與轉(zhuǎn)子。其中，定子包括：主 HYPERLINK /view/129754.htm t _blank 磁極，機(jī)座，換向極， HYPERLINK /view/1058552.htm t _blank 電刷裝置等；轉(zhuǎn)子包括：電樞鐵芯，電樞繞組， HYPERLI

6、NK /view/1929.htm t _blank 換向器，軸和風(fēng)扇等。2.交流感應(yīng)電動機(jī)（induction motor）1）交流感應(yīng)電動機(jī)定義交流感應(yīng)電動機(jī)又稱交流異步電動機(jī)，由定子繞組形成的旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)電流的磁場相互作用而產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩驅(qū)動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的交流電動機(jī)。2）特點(diǎn)交流感應(yīng)電動機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡單、堅(jiān)固耐用、成本低廉、運(yùn)行可靠、低轉(zhuǎn)矩脈動和低噪音特點(diǎn)。最大缺點(diǎn)是驅(qū)動電路復(fù)雜，相對于永磁電機(jī)而言，感應(yīng)電機(jī)（異步電機(jī)）效率和功率密度偏低。 3）工作原理異步電動機(jī)定子上有三相對稱的交流繞組，三相對稱交流繞組通入三相對稱交流電流時(shí)，將在電機(jī)氣隙空間產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，轉(zhuǎn)子繞組的導(dǎo)體處于旋轉(zhuǎn)磁

7、場中， 轉(zhuǎn)子導(dǎo)體切割磁力線，并產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，判斷感應(yīng)電動勢方向。轉(zhuǎn)子導(dǎo)體通過端環(huán)自成閉路，并通過 HYPERLINK /view/151436.htm t _blank 感應(yīng)電流。3.永磁無刷電動機(jī)簡介與傳統(tǒng)的電勵磁電動機(jī)相比，永磁電動機(jī)特別是稀土永磁電動機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行可靠、體積小、質(zhì)量小、損耗少、效率高，以及電動機(jī)的形狀和尺寸可以靈活多樣等顯著優(yōu)點(diǎn). 4.開關(guān)磁阻電動機(jī)1）開關(guān)磁阻電動機(jī)的定義開關(guān)磁阻電動機(jī)（Switched Reluctance Drive ：SRD）是繼變頻調(diào)速系統(tǒng)、無刷直流電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)之后發(fā)展起來的最新一代無級調(diào)速系統(tǒng)，是集現(xiàn)代微電子技術(shù)、數(shù)字技術(shù)、電力電子技

8、術(shù)、紅外光電技術(shù)及現(xiàn)代電磁理論、設(shè)計(jì)和制作技術(shù)為一體的光、機(jī)、電一體化高新技術(shù)。2）系統(tǒng)特點(diǎn)結(jié)構(gòu)簡單。起動優(yōu)點(diǎn)。頻繁起停。性能好。效率高損耗小。5.永磁電機(jī) 永磁電機(jī)包括反電動勢為方波的無刷直流電機(jī)和反電動勢為正反弦波的永磁同步電機(jī)。 1）無刷直流電機(jī)。無刷直流電機(jī)具有高轉(zhuǎn)矩密度、高功率密度、位置檢測和控制方法簡單、效率高優(yōu)點(diǎn)。但因換相電流難以達(dá)到理想狀況，造成電機(jī)存在一定程度的轉(zhuǎn)矩脈動及振動噪音，因此較適合應(yīng)用于減速系統(tǒng)和車速不高的電動汽車。2）永磁同步電機(jī)永磁同步電動機(jī)的運(yùn)行原理與電勵磁同步電動機(jī)相同，但它以永磁體提供的磁通替代后者的勵磁繞組勵磁，使電動機(jī)結(jié)構(gòu)較為簡單，降低了加工和裝配費(fèi)用

9、，且省去了容易出問題的集電環(huán)和電刷，提高了電動機(jī)運(yùn)行的可靠性；又因無需勵磁電流，省去了勵磁損耗，提高了電動機(jī)的效率和功率密度。3）分類與特點(diǎn)永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)按定、轉(zhuǎn)子的內(nèi)外關(guān)系來看，可分為：外轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)和內(nèi)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，而對內(nèi)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)而言，又可分為三種:表面式、內(nèi)置式和爪極式。永磁同步電機(jī)有如下的特點(diǎn):（l）高起動力矩、高過載能力（2）運(yùn)行效率高、節(jié)能效果尤為明顯第二節(jié)電動汽車電動機(jī)的選用策略1）電動汽車上所使用的電動機(jī)往往要求頻率啟動，頻率加減速以及工作模式的頻繁切換，這對電動機(jī)的響應(yīng)性提出了更高的要求。2）在允許的范圍內(nèi)，盡可能采用高電壓，可以減小電動機(jī)的尺寸和導(dǎo)線等裝備的尺寸，特別是可以

10、降低逆變器的成本。3）相對于傳統(tǒng)電動機(jī)相比，電動汽車所使用的電動機(jī)系統(tǒng)的工作環(huán)境更加惡劣，干擾更大，從而要求它具有更高的可靠性，抗震性和抗干擾性。4）傳統(tǒng)電動機(jī)一般工作在額定工作點(diǎn)附近，而電動汽車電動機(jī)的工作范圍相對較寬，卻由于電動機(jī)工作模式的特殊性，額定功率這個(gè)參數(shù)對于電動機(jī)而言，沒有特大意義。5）現(xiàn)在混合動力汽車上，主要采用能夠?qū)崿F(xiàn)變頻、調(diào)速的高轉(zhuǎn)速電動機(jī)，高速電機(jī)的轉(zhuǎn)速可以達(dá)到1萬1.2萬r/min，在高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，有更大的功率和有較寬闊的恒功率范圍，體積較小和質(zhì)量較小，但要求裝置高精度的高速軸襯，需要用高品質(zhì)的材質(zhì)來制作，并要保證高效率的冷卻。第三節(jié)、蓄電池一、蓄電池的定義與分類1、蓄電

11、池的定義電池（Battery）指盛有電解質(zhì)溶液和 HYPERLINK /view/1528693.htm t _blank 金屬電極以產(chǎn)生電流的杯、槽或其他 HYPERLINK /view/864334.htm t _blank 容器或復(fù)合容器的部分空間。2、蓄電池的記憶效應(yīng)和消除方法如果電池屬鎳鎘電池，長期不徹底充、放電，會在電池內(nèi)留下痕跡，降低電池容量，這種現(xiàn)象被稱為 HYPERLINK /view/65936.htm t _blank 電池記憶效應(yīng)。消除記憶的方法是把電池完全放電，然后重新充滿。3、電池的分類電池的分類有不同的方法，其分類方法大體上可分為四大類 ：1）按電解液種類分類2）

12、按工作性質(zhì)分類3）按貯方式分類4）按電池所用正、負(fù)極材料劃分4.電池主要性能指標(biāo)比能量能量密度比功率功率密度壽命充放電效率自放電率按一定標(biāo)準(zhǔn)規(guī)律的放電二、電動汽車常用的蓄電池1、動力電池的定義動力電池即為工具提供動力來源的電源，多指為電動汽車、電動列車、電動自行車、高爾夫球車提供動力的蓄電池。2、動力電池的分類二次電池。超級電容器飛輪電池3、電動汽車常用的蓄電池1.） 鉛蓄電池鉛蓄電池可分為兩類：注水式鉛蓄電池和閥控式鉛蓄電池.2）.鎳氫電池3）. 鋰離子電池4）.豐田Pruis普銳斯電動汽車電池三、蓄電池能量管理技術(shù)蓄電池能量管理系統(tǒng)直接檢測及管理電動汽車的儲能電池運(yùn)行全過程，包括蓄電池充放

13、電過程管理、電池溫度檢測、電池電壓電流檢測、電量估計(jì)、單體電池故障診斷等幾個(gè)方面。作為電池系統(tǒng)的核心部分，在整個(gè)電動汽車的研究和發(fā)展過程中具有舉足輕重的作用。其工作過程為：（1）通過數(shù)據(jù)采集模塊獲取電池電路中的重要數(shù)據(jù)（如單體電池和電池組電流電壓和溫度等）；（2）將獲取的數(shù)據(jù)發(fā)送給中央處理器進(jìn)行分析和處理；（3）比對數(shù)據(jù)庫記錄，發(fā)出程序控制和變更指令；將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)發(fā)送到數(shù)據(jù)顯示器，同時(shí)對應(yīng)的執(zhí)行模塊做出動作，對電池組進(jìn)行調(diào)控。（1）數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)采集是電池管理系統(tǒng)中最重要和最基本的功能（2）荷電狀態(tài)（SOC）估計(jì)電池管理系統(tǒng)的核心課題之一就是SOC估計(jì)，一般由CPU模塊進(jìn)行計(jì)算.幾種計(jì)算方法如下：

14、 1）安培法2）開路電壓法3）內(nèi)阻法4）神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)主要用于模擬電池動態(tài)特性來估算SOC 5）卡爾曼濾波法（3）蓄電池的充電技術(shù)目前，蓄電池主要采用的充電方式有如下幾種：恒流充電、恒壓充電、衰減充電、脈沖充電、快速充電。目前存在的快速充電法主要有:分級恒流充電法、脈沖充電法、定化學(xué)反應(yīng)狀態(tài)法、變電流間歇/恒電壓充電法以及變電壓間歇充電法等。（4）均衡管理防止過充和過放對于鋰離子電池常用的均衡方案主要有：電阻方案、開 關(guān) 電 容 方 案 、獨(dú) 立 充 電 方案。對于鉛酸電池和氫鎳電池常用的方法有 ：涓流充電均衡法、電阻并聯(lián)均衡法、放電均衡法、電感均衡法。（5）熱管理鋰離子電池工作溫度范圍為：充電時(shí)-

15、1045，；放電時(shí)-3055， 鉛酸電池和氫鎳電池工作溫度范圍為：充電時(shí)-1050， 放電時(shí)-2060， 他們最佳的工作溫度范圍為：2040。（6）數(shù)據(jù)通訊目前應(yīng)用到電池管理系統(tǒng)中的主要通訊手段有：SMBUS總線、CAN總線、RS232總線和RS485總線。第四節(jié)其他類型動力電池一、超級電容器 HYPERLINK /view/237235.htm t _blank 超級電容器（supercapacitor，ultracapacitor），又叫雙電層電容器（Electrical Double-Layer Capacitor）、 HYPERLINK /view/1520104.htm t _bla

16、nk 電化學(xué)電容器（Electrochemcial Capacitor， EC），黃金電容、法拉電容，通過極化電解質(zhì)來儲能。1）充放電時(shí)間超級電容器的電阻阻礙其快速放電，超級電容器的時(shí)間常數(shù)在1-2s，完全給阻-容式電路放電大約需要5，也就是說如果短路放電大約需要5-10s2）優(yōu)點(diǎn)1、在很小的體積下達(dá)到法拉級的電容量；2、無須特別的充電電路和控制放電電路；3、和電池相比過充、過放都不對其壽命構(gòu)成負(fù)面影響；4、從環(huán)保的角度考慮，它是一種綠色能源；5、超級電容器可焊接，因而不存在像電池接觸不牢固等問題；3）缺點(diǎn)1、如果使用不當(dāng)會造成電解質(zhì)泄漏等現(xiàn)象；2、和鋁電解電容器相比，它內(nèi)阻較大，因而不可以用

17、于交流電路；4）超級電容器與電池的比較的優(yōu)點(diǎn)序號內(nèi)容1超級電容器在其額定電壓范圍內(nèi)可以被充電至任意電位，且可以完全放出。而電池則受自身化學(xué)反應(yīng)限制工作在較窄的電壓范圍，如果過放可能造成永久性破壞。2超級電容器的荷電狀態(tài)（SOC）與電壓構(gòu)成簡單的函數(shù)，而電池的荷電狀態(tài)則包括多樣復(fù)雜的換算。3超級電容器與其體積相當(dāng)?shù)膫鹘y(tǒng)電容器相比可以存儲更多的能量，電池與其體積相當(dāng)?shù)某夒娙萜飨啾瓤梢源鎯Ω嗟哪芰?。在一些功率決定能量存儲器件尺寸的應(yīng)用中，超級電容器是一種更好的途徑。4超級電容器可以反復(fù)傳輸能量脈沖而無任何不利影響，相反如果電池反復(fù)傳輸高功率脈沖其壽命大打折扣。5超級電容器可以快速充電而電池快速充

18、電則會受到損害。6超級電容器可以反復(fù)循環(huán)數(shù)十萬次，而電池壽命僅幾百個(gè)循環(huán)。它可以無限制地接受無數(shù)次放電和充電，超級電容器沒有“記憶”。5）應(yīng)用前景這一 HYPERLINK /view/89518.htm t _blank 技術(shù)的意義相當(dāng)重大，該突破不僅從根本上改變了混合動力 HYPERLINK /view/908433.htm t _blank 動車在交通運(yùn)輸中的位置，也將改進(jìn)諸如風(fēng)能、太陽能等間歇性能源的利用性能，增進(jìn)了電網(wǎng)的效率和穩(wěn)定性，滿足人們能源安全的需求，減少對 HYPERLINK /view/16263.htm t _blank 石油的依賴。超級電容器取兩者之長，結(jié)合起來使用在電動

19、汽車上，除了可以具有傳統(tǒng)純電動汽車的“電代油”和“零排放”主要優(yōu)點(diǎn)外，還具有一次充電行駛距離長（可達(dá)300 公里）、速度快（可達(dá)100 公里/小時(shí)）、行使過程中能量回收效率高等優(yōu)點(diǎn)，代表了純電動汽車的最新發(fā)展方向之一。目前，已有富士重工和NEC 聯(lián)合開發(fā)“鋰離子電容器”，能量密度達(dá)30 瓦時(shí)/千克，為先前電容器的4 倍，達(dá)到了用于電動汽車的實(shí)用水平。中國有上海瑞華集團(tuán)研制環(huán)保型混合電能超級電容電動汽車，還有國家電網(wǎng)公司在這方面已經(jīng)完成了3 種電池-電容混合型電力工程車輛的改裝和性能測試，并將開展示范應(yīng)用。二、飛輪電池技術(shù)飛輪電池是一種以動能方式儲能量的機(jī)械電池，包括電機(jī)/發(fā)電機(jī)、功率轉(zhuǎn)換、電子

20、控制、飛輪、磁浮軸承和真空殼，具有高功率能量比、高功率、長壽命和環(huán)境適應(yīng)性好。1、飛輪電池的能量傳遞模式飛輪儲能電池系統(tǒng)包括三個(gè)核心部分：一個(gè)飛輪，電動機(jī)發(fā)電機(jī)和電力電子變換裝置。圖 2-17飛輪電池的能量傳遞模式2、飛輪電池的基本工作原理基本工作原理：飛輪電 池中有一個(gè)電機(jī)，充電時(shí)該電機(jī)以 HYPERLINK /view/157572.htm t _blank 電動機(jī)形式運(yùn)轉(zhuǎn)，在外電源的驅(qū)動下，電機(jī)帶動飛輪高速旋轉(zhuǎn)，將外界輸入的電能通過電動機(jī)轉(zhuǎn)化為飛輪轉(zhuǎn)動的動能儲存起來；當(dāng)外界需要電能時(shí)，又通過發(fā)電機(jī)將飛輪的動能轉(zhuǎn)化為電能，輸出到外部負(fù)載。3、飛輪電池的優(yōu)點(diǎn)（1）能量密度高（2）能量轉(zhuǎn)換效率

21、高（3）體積小、重量輕（4） HYPERLINK /view/3843916.htm t _blank 工作溫度范圍寬（5）使用壽命長（6）低損耗、低維護(hù)4、飛輪電池的應(yīng)用包括火車和汽車，這種車輛采用內(nèi)燃機(jī)和電機(jī)混合推動，飛輪電池充電快，放電完全，非常適合應(yīng)用于混合能量推動的車輛中。三、磷酸亞鐵鋰電池 磷酸亞鐵鋰（LiFePO4）為近年來新開發(fā)的鋰離子電池電極材料，人們習(xí)慣稱其為磷酸鐵鋰。LiFePO4電池的工作原理是：電池充電時(shí)，正極材料中的鋰離子脫出來，經(jīng)過電解液，穿過隔膜進(jìn)入到負(fù)極材料中；電池放電時(shí)，鋰離子又從負(fù)極中脫出來，經(jīng)過電解液，穿過隔膜回到正極材料中。磷酸鐵鋰正極材料具有以下的優(yōu)

22、點(diǎn)：（1）優(yōu)良的安全性，無論是高溫性能，還是熱穩(wěn)定性，均是目前最安全的鋰離子電池正極材料；（2）對環(huán)境友好，不含任何對人體有害的重金屬元素，為真正的綠色材料；：磷酸鐵鋰電池不含任何（鋰之外）重金屬或者稀有金屬，無毒（SGS認(rèn)證通過），無污染，符合歐洲RoHS規(guī)定，為環(huán)保電池。（3）耐過充性能優(yōu)良；（4）高的可逆容量，其理論值為170mAh/g，實(shí)際值已超過150mAh/g（0.2C、25）；（5）工作電壓適中，相對于金屬鋰而言為3.45V；（6）電壓平臺特性好，非常平穩(wěn)；（7）與大多數(shù)電解液系統(tǒng)兼容性好，儲存性能好；（8）無記憶效應(yīng)； （9）結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，循環(huán)壽命長，在100%DOD條件下，可以充

23、放電3000次以上；是鉛酸電池5倍，鎳氫電池的4倍，是鈷酸鋰電池4倍，是錳酸鋰電池4-5倍左右。（10）可以大電流充電，最快可在30min內(nèi)將電池充滿；（11）充電時(shí)體積略有減小，與碳基負(fù)極材料配合時(shí)的體積效應(yīng)好。第五節(jié) 電動汽車的逆變器與變頻器一、逆變器及其控制技術(shù)1.逆變器的概念及工作原理逆變器（inverter）是把直流電能（ HYPERLINK /view/17046.htm t _blank 電池、蓄電瓶）轉(zhuǎn)變成 HYPERLINK /view/56394.htm t _blank 交流電（一般為220V，50Hz正弦波）。2.逆變器的分類1）按波弦性質(zhì)主要分兩類，一類是 HYPER

24、LINK /view/2345952.htm t _blank 正弦波逆變器，另一類是方波逆變器。2）按照源流性質(zhì)（1）有源逆變器：是使電流電路中的電流，在交流側(cè)與電網(wǎng)連接而不直接接入負(fù)載的逆變器；（2）無源逆變器：使電流電路中的電流，在交流側(cè)不與電網(wǎng)連接而直接接入負(fù)載的逆變器。3.逆變器控制技術(shù)（1）開環(huán)和單電壓環(huán)控制技術(shù)存在以下弱點(diǎn):1）系統(tǒng)動態(tài)響應(yīng)速度緩慢2）負(fù)載適應(yīng)性差（2）電壓電流雙環(huán)反饋控制技術(shù)電壓電流瞬時(shí)值雙閉環(huán)反饋控制是目前先進(jìn)的控制技術(shù)之一，其組成是輸出濾波電感電流和輸出電壓（即輸出濾波電容電壓）反饋構(gòu)成的“電流型控制逆變器”。二、變頻器及其控制方式1.變頻器的概念及工作原理

25、變頻器（Variable-frequency Drive，VFD）是應(yīng)用變頻技術(shù)與微電子技術(shù)，通過改變電機(jī)工作電源頻率方式來控制交流電動機(jī)的電力控制設(shè)備。變頻器靠內(nèi)部IGBT的開斷來調(diào)整輸出電源的電壓和頻率，根據(jù)電機(jī)的實(shí)際需要來提供其所需要的電源電壓，進(jìn)而達(dá)到節(jié)能、調(diào)速的目的。2.變頻器的分類交直交變頻器和交交變頻器兩大類。（1）交一直一交變頻器按照電壓、頻率的控制方式,交一直一交變頻器有三種結(jié)構(gòu)形式:1）可控整流器調(diào)壓、逆變器調(diào)頻方式。2)不控整流器整流、斬波器調(diào)壓、逆變器調(diào)頻方式。3)不控整流器整流、脈寬調(diào)制型(wPM)逆變器同時(shí)實(shí)現(xiàn)調(diào)壓調(diào)頻方式。（2）交一交變頻器2.2 變頻器控制方式(

26、1)正弦脈寬調(diào)制（SPWM）控制方式(2) 電壓空間矢量（SVPWM）控制方式(3) 矢量控制（VC）方式(4) 直接轉(zhuǎn)矩控制（DTC）方式 第六節(jié) 電動汽車空調(diào)與轉(zhuǎn)向系統(tǒng)一、電動汽車空調(diào)系統(tǒng)（一）電動汽車空調(diào)系統(tǒng)研究現(xiàn)狀對于目前傳統(tǒng)燃油汽車空調(diào)系統(tǒng)，制冷主要采用發(fā)動機(jī)驅(qū)動的蒸汽壓縮式制冷系統(tǒng)進(jìn)行降溫，而制熱主要采用燃油發(fā)動機(jī)產(chǎn)生的余熱。而對于電動汽車中的純電動汽車以及燃料電池汽車來說，沒有發(fā)動機(jī)作為空調(diào)壓縮機(jī)的動力源，也不能提供作為汽車空調(diào)冬天制熱用的熱源，因此無法直接采用傳統(tǒng)汽車空調(diào)系統(tǒng)的解決方案；對于混合動力車型來說，發(fā)動機(jī)的控制方式多樣，故空調(diào)壓縮機(jī)也不能采用發(fā)動機(jī)直接驅(qū)動的方案。綜合

27、以上原因，在電動汽車的開發(fā)過程中，必須研究適合電動汽車使用的新型空調(diào)系統(tǒng)。對于電動汽車來說，車上擁有高壓直流電源，因此，采用電動熱泵型空調(diào)系統(tǒng)，壓縮機(jī)采用電機(jī)直接驅(qū)動，成為電動汽車可行的解決方案。目前傳統(tǒng)汽車空調(diào)制冷系統(tǒng)一般為蒸汽壓縮式系統(tǒng),利用制冷劑的相態(tài)變化達(dá)到吸熱或者放熱的目的,從而實(shí)現(xiàn)制冷。其組成主要為空調(diào)壓縮機(jī)、風(fēng)冷式冷凝器、風(fēng)冷式蒸發(fā)器、熱力膨脹閥、儲液器及連接軟管等。壓縮機(jī)通過皮帶輪和離合器與發(fā)動機(jī)主軸相連獲得壓縮動力,壓縮后的高溫高壓制冷劑蒸氣通過冷凝器與車室外空氣換熱冷卻冷凝,之后經(jīng)節(jié)流閥節(jié)流降壓后進(jìn)入蒸發(fā)器,在蒸發(fā)器內(nèi)吸熱蒸發(fā),從而獲得冷量。壓縮式的電動汽車空調(diào)系統(tǒng)與傳統(tǒng)汽車空調(diào)系統(tǒng)并無本質(zhì)區(qū)別,其主要不同點(diǎn)在于:(1)電動汽車沒有發(fā)動機(jī)的余熱可以利用或者不能完全利用發(fā)動機(jī)的余熱,需采用熱泵型空調(diào)系統(tǒng)或輔助加熱器;(2)電動空調(diào)壓縮機(jī)釆用電動機(jī)直接驅(qū)動,這對壓縮機(jī)的高轉(zhuǎn)速性和密封性要求較高；(3)電動汽車空調(diào)除了給車廂提供冷量外,還需供給一部分冷量用于冷卻電池,因?yàn)殡姵乇仨氃诤愣ǖ臏囟确秶鷥?nèi)才能高效率工作。（二）電動汽車空調(diào)系統(tǒng)分類1、熱電（偶）電動汽車空調(diào)系統(tǒng)熱電空氣調(diào)節(jié)具有以下特點(diǎn):（1）熱電元件工作需要直流電源；（2）改變電流方向即可產(chǎn)生制冷、