電機實現(xiàn)電動、發(fā)電回饋和電磁制動三種功能的運行原理和過程

1、電機實現(xiàn)電動、發(fā)電回饋和電磁制動三種功能的運行原理和 過程.電機運行在電動驅(qū)動功能時的原理和過程：為便于說明首先采用圖4所示的三相12/8極磁阻電機最簡單 的單三拍運行方式來描述其工作過程：當某相繞組通電勵磁 時，所產(chǎn)生的磁場力力求使磁路磁阻減少，即磁力線力圖通 過磁阻最小途徑，轉(zhuǎn)子將受到磁阻轉(zhuǎn)矩作用，使得轉(zhuǎn)子的凸 極齒與該相定子磁極上的齒相重合。當這一過程接近完成時, 適時切斷原勵磁相電流，并以相同方式給定子下一相勵磁， 那么將開始第二個完全相似的作用過程。為此電機需通過轉(zhuǎn)角 。位置檢測裝置檢測定、轉(zhuǎn)子的相對位置。假設以圖4中定、 轉(zhuǎn)子所處位置為起始點，依次輪流按A-BC-A順序通電， 外轉(zhuǎn)

2、子就會不斷地按逆時針方向轉(zhuǎn)動；假設按A-C B-A的 順序通電，電動機就會順時針方向轉(zhuǎn)動。該電機也可采用雙 三拍或六拍方式運行。雙三拍的通電方式為：AB-BC-CA fAB；而六拍的通電方式為：AAB-BBC-CCA-A。 每一循環(huán)周期轉(zhuǎn)子均轉(zhuǎn)過45度，即三拍的步距角為45/3=15 度，而六拍的步距角為45/6=7.5度，所以步距角六拍比三拍 少一半。對于圖3中二相8/12極磁阻電機可采用其最簡單的單四拍運 行方式來描述其工作過程：當電機通過轉(zhuǎn)角。位置檢測裝置 檢測到定、轉(zhuǎn)子的相對位置時，假設以圖3中定、轉(zhuǎn)子所處位 置為起始點，對A相繞組通入正向電流，內(nèi)定子A相凸極按 右手螺旋定律所產(chǎn)生的磁

3、場方向正好同圖3所示一致，按同 性相斥(推力)、異性相吸(拉力)原理或在磁阻轉(zhuǎn)矩作用 下，外轉(zhuǎn)子向順時針轉(zhuǎn)過60/4=15度，即轉(zhuǎn)子永磁體凸極的 中心與勵磁A相定子凸極中心重合。當這一過程接近完成時, 適時切斷原勵磁A相電流，對B相繞組通入反向電流，B相 凸極所產(chǎn)生的磁場極性與圖3中所示方向相反(即N極與S 極互為對換)，同理在磁阻轉(zhuǎn)矩作用下，外轉(zhuǎn)子向順時針繼續(xù) 轉(zhuǎn)過15度，即轉(zhuǎn)子永磁體凸極的中心與勵磁B相定子凸極 中心重合。同理依次以A (-B) 一 (-A) 一B-A方式通電， 外轉(zhuǎn)子順時針旋轉(zhuǎn)；反之,假設以(-A)一 (-B)f Af Bf (-A) 方式通電，那么外轉(zhuǎn)子逆時針旋轉(zhuǎn)。該電

4、機也可采用雙四拍或 八拍方式運行。雙四拍的通電方式為：AB-A(-B)f (-A)(-B) 一 (-A) B-ABf。而八拍的通電方式為：A-ABf B f B (-A) f (-A) (-A) (-B) f (-B) (-B) Af Af。 其八拍運行時步距角減小一半，即為60/8=7.5度。據(jù)資料分析電機電流與其轉(zhuǎn)速成反比，而磁阻電機的電磁轉(zhuǎn) 矩又正比于電流的2次方(對于交、直流電機等一般均為1 次方），因而易獲得低速大扭矩。但由于電動汽車由蓄電池 供電，過大的峰值電流極易損壞蓄電池（對此也可設法通過 改變蓄電池組的串并聯(lián)方式來實現(xiàn)低電壓大電流起動），因 此電機低速啟動時必須通過斬波限流控

5、制。即為滿足電動汽 車對電機有較寬的調(diào)速要求，在電動驅(qū)動車輪運行狀態(tài)下， 低速時須采用電流斬波控制（CCC）以得到恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速控制；高 速時采用角度位置控制（APC）或稱單脈沖觸發(fā)模式，以實現(xiàn)恒 功率調(diào)速控制。.電機運行在發(fā)電回饋功能時的原理和過程：當電動汽車需降速或下坡運行時，可利用其動能慣性來實現(xiàn) 發(fā)電回饋制動。根據(jù)前述對電磁轉(zhuǎn)矩基本表達式的分析可知, 當電感L隨著轉(zhuǎn)角。的增加而減少（即外轉(zhuǎn)子的凹槽趨向繞 組凸極）時，繞組內(nèi)流過電流那么產(chǎn)生負的電磁轉(zhuǎn)矩，即電磁 轉(zhuǎn)矩為制動性的，電機運行于發(fā)電機狀態(tài)。通過轉(zhuǎn)角。位置 檢測裝置當檢測到外轉(zhuǎn)子的凹槽即將趨向于某一繞組凸極 時，即刻接通該相繞組電路進

6、行勵磁，該相繞組產(chǎn)生的磁場 將對轉(zhuǎn)子產(chǎn)生反方向的阻力矩，而轉(zhuǎn)子上的動能將轉(zhuǎn)化成磁 能儲存于磁場中，直至轉(zhuǎn)子的下一凸極接近該繞組凸極時， 就切斷該相繞組電路，此時將通過續(xù)流二極管，將儲存在磁 場中的磁能轉(zhuǎn)化成電能回饋給蓄電池。如此反復即能以脈沖 形式給蓄電池充電。據(jù)資料分析采用適當參數(shù)的脈沖充電法, 還有利于極板恢復蓄電池原晶體結(jié)構(gòu)和消除記憶效應。對于 如圖3所示結(jié)構(gòu)的電機，如欲提高發(fā)電過程，可適當增大電 機的凹槽寬度。不過如此也將減小凸極齒寬度，即減小了電 磁制動效果。.電機運行在電磁制動功能時的原理和過程：當電動汽車經(jīng)降速后需制動停止時。對圖3二相8/12極磁阻 電機，可保持某相繞組持續(xù)通電

7、，如圖3中所示位置，即為 B相繞組持續(xù)通電后產(chǎn)生的電磁制動而保持的定轉(zhuǎn)子相對位 置，由圖3可知電機圓周的對稱四邊均有一對凸極被電磁力 吸住，所吸合的各極弧相加后其總極弧邊距可達80度，并 且A相的凸極也局部被永磁體吸??；也可按轉(zhuǎn)角。所檢測信 號在某一位置時，同時保持兩相繞組持續(xù)通電，使內(nèi)定子的 8個凸極齒均有局部與外轉(zhuǎn)子凸極被電磁力所吸住，其所吸 合的各極弧相加后總極弧邊距可達108度。對于圖4三相12/8極磁阻電機來說,可保持某兩相繞組持續(xù) 通電，如圖4中所示位置，即為A、C兩相繞組持續(xù)通電后 產(chǎn)生的電磁制動而保持的定轉(zhuǎn)子相對位置，由圖可知電機圓 周的對稱四邊均有兩對凸極齒被電磁力吸住，并且

8、所吸合的 各極弧相加后其總極弧邊距可達116度；假設按轉(zhuǎn)角0所檢測 信號在某一位置時，同時保持三相繞組持續(xù)通電，使內(nèi)定子 的12個凸極齒各有局部與外轉(zhuǎn)子凸極被電磁力所吸住，其 所吸合的各極弧相加后總極弧邊距可達128度。如當電機由于動能慣性較大時，需利用轉(zhuǎn)角。位置的檢測, 采用與發(fā)電回饋制動相結(jié)合的方法反復進行，直至轉(zhuǎn)角。的 位置檢測無變化即停止為止。而且這種發(fā)電回饋-電磁制動相 結(jié)合反復進行的制動過程，類似于現(xiàn)代轎車中的防抱死制動 系統(tǒng)(ABS)或驅(qū)動防滑轉(zhuǎn)控制ASR的的制動過程，從而可提高 車輛行駛的平安性、穩(wěn)定性和轉(zhuǎn)向操縱性。為確保電機運行于各種控制方式的快速響應性，其驅(qū)動與控 制電路須采用開關(guān)響應特性好的晶體管(非晶閘管)大功率開 關(guān)管與高速數(shù)字信號處理器DSP相結(jié)合來進行。通過對上述二相8/12極磁阻電機與三相12/8極磁阻電機的 結(jié)構(gòu)、運行過程及其驅(qū)