驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)及其控制系統(tǒng)課件

電動(dòng)汽車(chē)應(yīng)用技術(shù)2023年8月18日電動(dòng)汽車(chē)應(yīng)用技術(shù)一、概述

動(dòng)力電源驅(qū)動(dòng)控制器驅(qū)動(dòng)電機(jī)變速器車(chē)輪加速踏板制動(dòng)踏板電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)框圖1、電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的組成和特點(diǎn)一、概述動(dòng)力驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)變車(chē)輪加速踏板制動(dòng)踏板電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)2一、概述

2、電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的組成和特點(diǎn)（1）要求電動(dòng)機(jī)應(yīng)具有較大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩和大范圍的調(diào)速性能；（2）要求電機(jī)盡量體積小、重量輕、功率大、效率高；（3）盡量采用較高電壓；（4）驅(qū)動(dòng)電機(jī)應(yīng)具有良好的可控性、高的可靠性、堅(jiān)固的結(jié)構(gòu)以及便于維修等。一、概述2、電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的組成和特點(diǎn)（1）要求電動(dòng)機(jī)33、電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的種類(lèi)、特點(diǎn)及發(fā)展趨勢(shì)

一、概述

（1）直流電動(dòng)機(jī)（DCMotor）（2）交流異步電動(dòng)機(jī)（InductionMotor，縮寫(xiě)為IM）（3）交流永磁同步電動(dòng)機(jī)與永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)（4）開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)（SwitchedReluctanceMotor，縮寫(xiě)為SRM）

3、電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的種類(lèi)、特點(diǎn)及發(fā)展趨勢(shì)一、概述（1）性能指標(biāo)直流電動(dòng)機(jī)異步電動(dòng)機(jī)開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)永磁電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速范圍（r/min）4000-600012000-20000＞150004000-10000功率密度低中較高高功率因數(shù)（%）-82-8560-6590-93峰值效率（%）85-8994-9585-9095-97負(fù)荷效率（%）80-8790-9278-8685-97過(guò)載能量（%）200300-500300-500300電動(dòng)機(jī)質(zhì)量重中輕輕電動(dòng)機(jī)外形尺寸大中小小可靠性一般好優(yōu)良一般控制操縱性能最好好好好控制器成本低高一般高一、概述

各種驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的性能比較

性能指標(biāo)直流電動(dòng)機(jī)異步電動(dòng)機(jī)開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)永磁電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速范圍5二、電力電子技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)

1、常用的電力電子器件簡(jiǎn)介（a）大功率晶體管（b）晶閘管（螺旋式）（c）晶閘管（園盤(pán)式）（d）MOSFET（e）IGBT（f）IGBT二、電力電子技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)1、常用的電力電子器件簡(jiǎn)介（a6二、電力電子技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)

(a)晶閘管(b)可關(guān)斷晶閘管（GTO）

1、常用的電力電子器件簡(jiǎn)介二、電力電子技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)(a)晶閘管二、電力電子技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)

1、常用的電力電子器件簡(jiǎn)介(a)N溝道(b)P溝道場(chǎng)效應(yīng)管（MOSFET）的符號(hào)

二、電力電子技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)1、常用的電力電子器件簡(jiǎn)介(a8二、電力電子技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)

1、常用的電力電子器件簡(jiǎn)介絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）的兩種符號(hào)

二、電力電子技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)1、常用的電力電子器件簡(jiǎn)介絕緣9二、電力電子技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)

2、電力電子技術(shù)基本電路簡(jiǎn)介

驅(qū)動(dòng)電機(jī)的電路框圖電源功率變換電路（主電路）驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制電路信號(hào)反饋二、電力電子技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)2、電力電子技術(shù)基本電路簡(jiǎn)介10二、電力電子技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)

2、電力電子技術(shù)基本電路簡(jiǎn)介

（1）可控整流電路--交流/直流變換

（a）單相半波可控整流電路（b）可控整流的波形

二、電力電子技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)2、電力電子技術(shù)基本電路簡(jiǎn)介11二、電力電子技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)

2、電力電子技術(shù)基本電路簡(jiǎn)介

（2）逆變電路--直流/交流變換

（a）整流電路（b）逆變電路二、電力電子技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)2、電力電子技術(shù)基本電路簡(jiǎn)介單相Inverter的物理模型二、電力電子技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)

2、電力電子技術(shù)基本電路簡(jiǎn)介

（2）逆變電路--直流/交流變換

單相Inverter的物理模型二、電力電子技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)二、電力電子技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)

2、電力電子技術(shù)基本電路簡(jiǎn)介

（3）直流斬波電路

--直流/直流變換

（a）降壓斬波電路原理圖（b）電壓電流波形二、電力電子技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)2、電力電子技術(shù)基本電路簡(jiǎn)介二、電力電子技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)

2、電力電子技術(shù)基本電路簡(jiǎn)介

（3）直流斬波電路

--直流/直流變換

（a）升壓斬波電路原理圖（b）電壓電流波形二、電力電子技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)2、電力電子技術(shù)基本電路簡(jiǎn)介二、電力電子技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)

2、電力電子技術(shù)基本電路簡(jiǎn)介

（4）交流/交流變換電路（a）交-交變換系統(tǒng)框圖（b）交-交變換電路二、電力電子技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)2、電力電子技術(shù)基本電路簡(jiǎn)介二、電力電子技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)

2、電力電子技術(shù)基本電路簡(jiǎn)介

（5）脈寬調(diào)制（PWM）技術(shù)簡(jiǎn)介

（a）基本電路（b）參考電壓Ur較高（c）參考電壓Ur較低直流電壓脈寬調(diào)制（PWM）方法二、電力電子技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)2、電力電子技術(shù)基本電路簡(jiǎn)介二、電力電子技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)

2、電力電子技術(shù)基本電路簡(jiǎn)介

（5）脈寬調(diào)制（PWM）技術(shù)簡(jiǎn)介

（a）逆變器電路圖（b）SPWM方法原理正弦波脈寬調(diào)制（SPWM）方法示意圖二、電力電子技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)2、電力電子技術(shù)基本電路簡(jiǎn)介二、電力電子技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)

3、電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)舉例豐田Prius混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)

豐田Prius功率控制單元二、電力電子技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)3、電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)舉例豐三、直流電動(dòng)機(jī)及驅(qū)動(dòng)技術(shù)

三、直流電動(dòng)機(jī)及驅(qū)動(dòng)技術(shù)20直流電機(jī)由兩大部分組成：定子（靜止部分）和轉(zhuǎn)子（轉(zhuǎn)動(dòng)部分或稱(chēng)電樞）

三、直流電動(dòng)機(jī)及驅(qū)動(dòng)技術(shù)

直流電機(jī)由兩大部分組成：定子（靜止部分）和轉(zhuǎn)子（轉(zhuǎn)動(dòng)部分或稱(chēng)21三、直流電動(dòng)機(jī)及驅(qū)動(dòng)技術(shù)

直流電機(jī)的工作原理和基本特性

（a）繞組勵(lì)磁式（b）永磁式直流電動(dòng)機(jī)的兩種基本結(jié)構(gòu)三、直流電動(dòng)機(jī)及驅(qū)動(dòng)技術(shù)直流電機(jī)的工作原理和基本特性三、直流電動(dòng)機(jī)及驅(qū)動(dòng)技術(shù)

直流電機(jī)的工作原理和基本特性（a）它勵(lì)（b）并勵(lì)（c）串勵(lì)（d）復(fù)勵(lì)直流電機(jī)的勵(lì)磁方式三、直流電動(dòng)機(jī)及驅(qū)動(dòng)技術(shù)直流電機(jī)的工作原理和基本特性三、直流電動(dòng)機(jī)及驅(qū)動(dòng)技術(shù)

直流電機(jī)的基本關(guān)系與機(jī)械特性Ea--電樞電動(dòng)勢(shì)，V；U--電源電壓，V；Ia--電樞電流，A；Ra--電樞回路電阻；Φ--每極磁通量，Wb；N--電機(jī)轉(zhuǎn)速，r/m；T--電磁轉(zhuǎn)矩，N·m；Ce、CM--與電機(jī)結(jié)構(gòu)有關(guān)的常數(shù)。三、直流電動(dòng)機(jī)及驅(qū)動(dòng)技術(shù)直流電機(jī)的基本關(guān)系與機(jī)械特性三、直流電動(dòng)機(jī)及驅(qū)動(dòng)技術(shù)

直流電機(jī)的基本關(guān)系與機(jī)械特性(a)它勵(lì)方式(b)串勵(lì)方式直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性nNn0nTnTNT三、直流電動(dòng)機(jī)及驅(qū)動(dòng)技術(shù)直流電機(jī)的基本關(guān)系與機(jī)械特性三、直流電動(dòng)機(jī)及驅(qū)動(dòng)技術(shù)

直流電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制直流電機(jī)的調(diào)速主要有兩種方法，一是改變電樞電壓，稱(chēng)為調(diào)壓調(diào)速；二是改變磁場(chǎng)，即控制勵(lì)磁電壓或電流，稱(chēng)為調(diào)磁調(diào)速。在額定轉(zhuǎn)速以下常采用于降低電壓、降低轉(zhuǎn)速的方法，稱(chēng)為降壓調(diào)速；在額定轉(zhuǎn)速以上則采用減小磁場(chǎng)、提高轉(zhuǎn)速的方法，稱(chēng)為弱磁調(diào)速。三、直流電動(dòng)機(jī)及驅(qū)動(dòng)技術(shù)直流電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制電樞回路串電阻調(diào)速他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法1、電樞串電阻調(diào)速

三、直流電動(dòng)機(jī)及驅(qū)動(dòng)技術(shù)

電樞回路串電阻調(diào)速他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法1、電樞串電阻調(diào)272、降低電源電壓調(diào)速降壓電源電壓調(diào)速

保持他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)磁通為額定值不變，電樞回路不串電阻，降低電樞的電源電壓可調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，使電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)負(fù)載運(yùn)行于不同的轉(zhuǎn)速上。

三、直流電動(dòng)機(jī)及驅(qū)動(dòng)技術(shù)

2、降低電源電壓調(diào)速降壓電源電壓調(diào)速保持他勵(lì)直流電動(dòng)283、弱磁調(diào)速弱磁調(diào)速

保持他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)電源電壓不變，電樞回路也不串電阻，在電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩不過(guò)分大時(shí)，降低他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的磁通，可以使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速升高。

三、直流電動(dòng)機(jī)及驅(qū)動(dòng)技術(shù)

3、弱磁調(diào)速弱磁調(diào)速保持他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)電源電壓不變，29調(diào)速的性能指標(biāo)

1．調(diào)速范圍

2．靜差率

3．調(diào)速的平滑性

4．調(diào)速的經(jīng)濟(jì)性

三、直流電動(dòng)機(jī)及驅(qū)動(dòng)技術(shù)

調(diào)速的性能指標(biāo)1．調(diào)速范圍2．靜差率3．調(diào)速的平滑性301、靜差率δ(或稱(chēng)相對(duì)穩(wěn)定性)

指同一條機(jī)械特性上額定負(fù)載時(shí)轉(zhuǎn)速降落Δn與理想空載轉(zhuǎn)速n0之比。定義為：三、直流電動(dòng)機(jī)及驅(qū)動(dòng)技術(shù)

1、靜差率δ(或稱(chēng)相對(duì)穩(wěn)定性)三、直流電動(dòng)機(jī)及驅(qū)動(dòng)技術(shù)31分析:電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性愈硬，則靜差率愈小，相對(duì)穩(wěn)定性愈高。生產(chǎn)機(jī)械調(diào)速時(shí)，為保持一定的穩(wěn)定程度，要求靜差率δ%小于某一允許值，不同的生產(chǎn)機(jī)械，其允許的靜差率是不同的。如：普通機(jī)床δ≤30%;起重類(lèi)機(jī)械δ≤50%;；精密機(jī)床δ≤1%～５%;精度高的造紙機(jī)δ≤0.1%三、直流電動(dòng)機(jī)及驅(qū)動(dòng)技術(shù)

分析:三、直流電動(dòng)機(jī)及驅(qū)動(dòng)技術(shù)靜差率和機(jī)械特性的硬度有關(guān)系，但又有不同之處，兩條平行的機(jī)械特性，硬度一樣，β1=β2

，但靜差率不同。三、直流電動(dòng)機(jī)及驅(qū)動(dòng)技術(shù)

靜差率和機(jī)械特性的硬度有關(guān)系，但又有不同之處332、調(diào)速范圍D定義：

指額定負(fù)載時(shí)，電力拖動(dòng)系統(tǒng)可能運(yùn)行的最高轉(zhuǎn)速nmax與最低轉(zhuǎn)速nmin之比。其中nmax受直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)部分機(jī)械強(qiáng)度與換向條件的限制，

nmin受低轉(zhuǎn)速時(shí)相對(duì)穩(wěn)定性的限制。三、直流電動(dòng)機(jī)及驅(qū)動(dòng)技術(shù)

2、調(diào)速范圍D三、直流電動(dòng)機(jī)及驅(qū)動(dòng)技術(shù)343、平滑性用平滑系數(shù)表示調(diào)速的平滑性，定義即相鄰兩級(jí)轉(zhuǎn)速之比。在一定的調(diào)速范圍內(nèi)，調(diào)速的級(jí)數(shù)越多，認(rèn)為調(diào)速越平滑，相鄰兩級(jí)轉(zhuǎn)速的接近程度叫調(diào)速的平滑性。k接近1，平滑性好。通常第i級(jí)表示較高的轉(zhuǎn)速，第

i-1級(jí)表示較低的轉(zhuǎn)速，因此系數(shù)k>1，顯然，調(diào)速的級(jí)數(shù)越多，k

越接近于1，調(diào)速的平滑性越好。當(dāng)k=1時(shí)，稱(chēng)為無(wú)級(jí)調(diào)速。三、直流電動(dòng)機(jī)及驅(qū)動(dòng)技術(shù)

3、平滑性三、直流電動(dòng)機(jī)及驅(qū)動(dòng)技術(shù)354、經(jīng)濟(jì)性在考慮技術(shù)指標(biāo)的同時(shí)，還應(yīng)考慮設(shè)備投資、電能消耗、運(yùn)行費(fèi)用等。三、直流電動(dòng)機(jī)及驅(qū)動(dòng)技術(shù)

4、經(jīng)濟(jì)性三、直流電動(dòng)機(jī)及驅(qū)動(dòng)技術(shù)匹配問(wèn)題：1、恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速調(diào)速過(guò)程中保持Ia=IN，Ф=ФN=常數(shù)，則T=常數(shù)電動(dòng)機(jī)允許輸出轉(zhuǎn)矩不變的調(diào)速方法稱(chēng)恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速。在實(shí)際調(diào)速時(shí)改變電動(dòng)機(jī)供電電壓和改變電樞回路串入的電阻均屬恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速。電動(dòng)機(jī)輸出功率P=TΩT=常數(shù)Ω↓→P↓,即電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速越低，輸出功率越小,P

Ω。三、直流電動(dòng)機(jī)及驅(qū)動(dòng)技術(shù)

匹配問(wèn)題：三、直流電動(dòng)機(jī)及驅(qū)動(dòng)技術(shù)2、恒功率調(diào)速調(diào)速中，保持Ia=IN，若Ф↓→n↑，P=常數(shù)。在保持電樞電流接近或等于額定值條件下，調(diào)速過(guò)程中電動(dòng)機(jī)允許輸出功率不變的調(diào)速方法稱(chēng)為恒功率調(diào)速。如改變電動(dòng)機(jī)主磁通Ф的調(diào)速方法就屬于恒功率調(diào)速方法。三、直流電動(dòng)機(jī)及驅(qū)動(dòng)技術(shù)

2、恒功率調(diào)速三、直流電動(dòng)機(jī)及驅(qū)動(dòng)技術(shù)允許輸出轉(zhuǎn)矩和功率三、直流電動(dòng)機(jī)及驅(qū)動(dòng)技術(shù)

允許輸出轉(zhuǎn)矩和功率三、直流電動(dòng)機(jī)及驅(qū)動(dòng)技術(shù)39匹配：最好的配合方式為：恒功率負(fù)載，采用恒功率的調(diào)速方法。(弱磁調(diào)速)；恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，采用恒轉(zhuǎn)矩的調(diào)速方法。(變電壓或變串入電阻調(diào)速)。

這樣匹配，使電機(jī)在整個(gè)調(diào)速范圍內(nèi)容量能充分利用，且Ia=IN

不變，電動(dòng)機(jī)的調(diào)速轉(zhuǎn)矩與負(fù)載一致時(shí)，電機(jī)容量能充分利用。三、直流電動(dòng)機(jī)及驅(qū)動(dòng)技術(shù)

匹配：三、直流電動(dòng)機(jī)及驅(qū)動(dòng)技術(shù)三、直流電動(dòng)機(jī)及驅(qū)動(dòng)技術(shù)

直流電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制（a）電動(dòng)機(jī)狀態(tài)（b）反接制動(dòng)（c）能耗制動(dòng)（d）回饋制動(dòng)直流電機(jī)的制動(dòng)方法三、直流電動(dòng)機(jī)及驅(qū)動(dòng)技術(shù)直流電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制（制動(dòng)：指通過(guò)某種方法產(chǎn)生一個(gè)與拖動(dòng)系統(tǒng)轉(zhuǎn)向相反的阻轉(zhuǎn)矩以阻止系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)的過(guò)程。制動(dòng)作用：它可以維持受位能轉(zhuǎn)矩作用的拖動(dòng)系統(tǒng)恒速運(yùn)動(dòng)，如起重類(lèi)機(jī)械等速下放重物。列車(chē)等速下坡等。也可以用于使拖動(dòng)系統(tǒng)減速或停車(chē)。三、直流電動(dòng)機(jī)及驅(qū)動(dòng)技術(shù)

制動(dòng)：三、直流電動(dòng)機(jī)及驅(qū)動(dòng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)制動(dòng)方法有：機(jī)械制動(dòng)，即剎車(chē)，它是用磨擦力產(chǎn)生阻轉(zhuǎn)矩實(shí)現(xiàn)制動(dòng)的。其特點(diǎn)是損耗大，多用于停車(chē)制動(dòng)，如起重類(lèi)機(jī)械的抱閘；電氣制動(dòng)，是使電動(dòng)機(jī)變直流發(fā)電機(jī)將系統(tǒng)的機(jī)械能或位能負(fù)載的位能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽脑陔姌须娐返目傠娮杌蚧仞侂娋W(wǎng)。三、直流電動(dòng)機(jī)及驅(qū)動(dòng)技術(shù)

實(shí)現(xiàn)制動(dòng)方法有：三、直流電動(dòng)機(jī)及驅(qū)動(dòng)技術(shù)電氣制動(dòng)方法分：能耗制動(dòng)，反接制動(dòng)，再生制動(dòng)。直流電機(jī)正常工作時(shí)，出現(xiàn)制動(dòng)狀態(tài)情況分析如下：(1)要求停車(chē)切斷電樞電源，自由停車(chē)，或小容量電機(jī)切斷電源，機(jī)械抱閘，幫助停車(chē)。(2)降速過(guò)程中：在降壓調(diào)速幅度比較大時(shí)，降速過(guò)程中要經(jīng)過(guò)制動(dòng)狀態(tài)。三、直流電動(dòng)機(jī)及驅(qū)動(dòng)技術(shù)

電氣制動(dòng)方法分：三、直流電動(dòng)機(jī)及驅(qū)動(dòng)技術(shù)(3)提升機(jī)構(gòu)下放重物提升機(jī)構(gòu)下放重物時(shí)，電動(dòng)機(jī)要處于制動(dòng)狀態(tài)。(4)反轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)從正轉(zhuǎn)變?yōu)榉崔D(zhuǎn)，首先要制動(dòng)停車(chē)，然后才能反向起動(dòng)，從上面分析可見(jiàn)，制動(dòng)不能簡(jiǎn)單地理解為停車(chē)，停車(chē)只是制動(dòng)過(guò)程中的一種形式而以。三、直流電動(dòng)機(jī)及驅(qū)動(dòng)技術(shù)

(3)提升機(jī)構(gòu)下放重物三、直流電動(dòng)機(jī)及驅(qū)動(dòng)技術(shù)1、能耗制動(dòng)能耗制動(dòng)過(guò)程(dynamicbrakingprocess)三、直流電動(dòng)機(jī)及驅(qū)動(dòng)技術(shù)

1、能耗制動(dòng)三、直流電動(dòng)機(jī)及驅(qū)動(dòng)技術(shù)46他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)如果拖動(dòng)位能性負(fù)載，本來(lái)運(yùn)行在正向電動(dòng)狀態(tài)，突然采用能耗制動(dòng)。

三、直流電動(dòng)機(jī)及驅(qū)動(dòng)技術(shù)

他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)如果拖動(dòng)位能性負(fù)載，本來(lái)運(yùn)行在正向電動(dòng)47三、直流電動(dòng)機(jī)及驅(qū)動(dòng)技術(shù)

三、直流電動(dòng)機(jī)及驅(qū)動(dòng)技術(shù)能耗制動(dòng)特點(diǎn):(i)制動(dòng)時(shí)U=0，n0=0，直流電動(dòng)機(jī)脫離電網(wǎng)變成直流發(fā)電機(jī)單獨(dú)運(yùn)行，把系統(tǒng)存儲(chǔ)的動(dòng)能，或位能性負(fù)載的位能轉(zhuǎn)變成電能(EaIa)消耗在電樞電路的總電阻上I2(Ra+Rc).(ii)制動(dòng)時(shí)，n與T成正比,所以轉(zhuǎn)速n

下降時(shí)，T也下降，故低速時(shí)制動(dòng)效果差，為加強(qiáng)制動(dòng)效果，可減少Rc，以增大制動(dòng)轉(zhuǎn)矩T

，此即多級(jí)能耗制動(dòng)(iii)實(shí)現(xiàn)能耗制動(dòng)的線(xiàn)路簡(jiǎn)單可靠，當(dāng)n=0時(shí)T=0,可實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確停車(chē)。三、直流電動(dòng)機(jī)及驅(qū)動(dòng)技術(shù)

能耗制動(dòng)特點(diǎn):三、直流電動(dòng)機(jī)及驅(qū)動(dòng)技術(shù)2、電壓反接的反接制動(dòng)方法：將正在運(yùn)行的電機(jī)電樞串入制動(dòng)電阻Rc，且電樞兩端電壓極性改變。要實(shí)現(xiàn)反接制動(dòng)電路有兩種，一種手動(dòng)適合小容量電動(dòng)機(jī)，另一種是自動(dòng)線(xiàn)路適合大容量的電動(dòng)機(jī)采用。三、直流電動(dòng)機(jī)及驅(qū)動(dòng)技術(shù)

2、電壓反接的反接制動(dòng)三、直流電動(dòng)機(jī)及驅(qū)動(dòng)技術(shù)反接制動(dòng)停車(chē)是把正向運(yùn)行的他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的電源電壓突然反接，同時(shí)在電摳回路串入限流的反接制動(dòng)電阻R來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

三、直流電動(dòng)機(jī)及驅(qū)動(dòng)技術(shù)

反接制動(dòng)停車(chē)是把正向運(yùn)行的他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的電源電壓突51降壓調(diào)速時(shí)的回饋制動(dòng)過(guò)程3、正向回饋制動(dòng)運(yùn)行

圖示為他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)電源電壓降低，轉(zhuǎn)速?gòu)母呦虻驼{(diào)節(jié)的過(guò)程。

三、直流電動(dòng)機(jī)及驅(qū)動(dòng)技術(shù)

降壓調(diào)速時(shí)的回饋制動(dòng)過(guò)程3、正向回饋制動(dòng)運(yùn)行圖示為他52正向回饋制動(dòng)運(yùn)行

如圖所示。負(fù)載機(jī)械特性為曲線(xiàn)1和曲線(xiàn)2。這樣走平路時(shí)電動(dòng)機(jī)則運(yùn)行在正向電動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)，工作點(diǎn)為固有機(jī)械待性與曲線(xiàn)1的交點(diǎn)A；走下坡路時(shí)電動(dòng)機(jī)則運(yùn)行在正向回饋運(yùn)行狀態(tài)，工作點(diǎn)為固有機(jī)械特性與曲線(xiàn)2的交點(diǎn)B。三、直流電動(dòng)機(jī)及驅(qū)動(dòng)技術(shù)

正向回饋制動(dòng)運(yùn)行如圖所示。負(fù)載機(jī)械特性為曲線(xiàn)1和曲線(xiàn)53三、直流電動(dòng)機(jī)及驅(qū)動(dòng)技術(shù)

直流電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制（a）降壓斬波電路（電動(dòng)機(jī)狀態(tài)）（b）升壓斬波電路（發(fā)電機(jī)狀態(tài)）直流電機(jī)控制原理圖三、直流電動(dòng)機(jī)及驅(qū)動(dòng)技術(shù)直流電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制（三、直流電動(dòng)機(jī)及驅(qū)動(dòng)技術(shù)

4、直流電動(dòng)機(jī)在電動(dòng)汽車(chē)中的應(yīng)用

車(chē)型號(hào)EV6580EV6460N華利廂式車(chē)驅(qū)動(dòng)電機(jī)類(lèi)型直流永磁直流永磁直流它勵(lì)直流并勵(lì)額定功率（kw）2518208.5最大功率（kw）45303015最高轉(zhuǎn)速（kw）4500450055004500我國(guó)九十年代開(kāi)發(fā)的幾種電動(dòng)汽車(chē)用驅(qū)動(dòng)電機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù)

三、直流電動(dòng)機(jī)及驅(qū)動(dòng)技術(shù)4、直流電動(dòng)機(jī)在電動(dòng)汽車(chē)中的應(yīng)55四、交流異步電動(dòng)機(jī)及驅(qū)動(dòng)技術(shù)

1、異步電動(dòng)機(jī)的基本工作原理

（a）電動(dòng)機(jī)外形（b）鼠籠型電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)電動(dòng)汽車(chē)專(zhuān)用的異步電動(dòng)機(jī)四、交流異步電動(dòng)機(jī)及驅(qū)動(dòng)技術(shù)1、異步電動(dòng)機(jī)的基本工作四、交流異步電動(dòng)機(jī)及驅(qū)動(dòng)技術(shù)

1、異步電動(dòng)機(jī)的基本工作原理

iAiBiC(a)基本結(jié)構(gòu)（b）電流相量交流異步電動(dòng)機(jī)工作原理示意圖四、交流異步電動(dòng)機(jī)及驅(qū)動(dòng)技術(shù)1、異步電動(dòng)機(jī)的基本工作異步電機(jī)，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n與磁場(chǎng)同步轉(zhuǎn)速n1間存在一定差異。asynchronous優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造、使用和維護(hù)方便，運(yùn)行可靠，效率較高，價(jià)格低廉，堅(jiān)固耐用。缺點(diǎn)：

①轉(zhuǎn)速不易調(diào)節(jié)。

②鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)性能較差。

③功率因數(shù)滯后，勵(lì)磁電流由電網(wǎng)供給，增加了電力系統(tǒng)的無(wú)功負(fù)擔(dān)。四、交流異步電動(dòng)機(jī)及驅(qū)動(dòng)技術(shù)

異步電機(jī)，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n與磁場(chǎng)同步轉(zhuǎn)速n1間存在一定差異。asy異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)定子stator：固定部分轉(zhuǎn)子rotor：旋轉(zhuǎn)部分氣隙airgap：很小，0.2-1mm對(duì)電機(jī)性能影響很大四、交流異步電動(dòng)機(jī)及驅(qū)動(dòng)技術(shù)

異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)定子stator：固定部分轉(zhuǎn)子rotor：旋異步電動(dòng)機(jī)的定子定子鐵心core——磁路部分，放置定子繞組。一般采用導(dǎo)磁性能良好和比損耗小的電工硅鋼片疊成。為了嵌放定子繞組，在定子鐵心內(nèi)圓沖出許多形狀相同的槽——定子槽slot。定子繞組statorwinding——電路部分——感應(yīng)電勢(shì)。機(jī)座——固定和支撐定子鐵心。四、交流異步電動(dòng)機(jī)及驅(qū)動(dòng)技術(shù)

異步電動(dòng)機(jī)的定子定子鐵心core——磁路部分，放置定子繞組。1.定子鐵心1.定子鐵心612．定子槽形散嵌繞組成型繞組效率和功率因數(shù)較高繞組嵌線(xiàn)工藝復(fù)雜小容量及中型低壓電機(jī)可嵌放成型線(xiàn)圈大型低壓電動(dòng)機(jī)絕緣放置可靠、繞組下線(xiàn)方便高壓電動(dòng)機(jī)2．定子槽形散嵌繞組成型繞組效率和功率因數(shù)較高可嵌放成型線(xiàn)圈定子繞組定子繞組通常應(yīng)用雙層短距繞組，小型電機(jī)可應(yīng)用單層繞組四、交流異步電動(dòng)機(jī)及驅(qū)動(dòng)技術(shù)

定子繞組定子繞組通常應(yīng)用雙層短距繞組，小型電機(jī)可應(yīng)用單層繞組異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子鐵心——磁路，一般由硅鋼片疊成。在轉(zhuǎn)子鐵心上開(kāi)有槽，以供放置或澆注轉(zhuǎn)子繞組。轉(zhuǎn)子繞組——感應(yīng)電勢(shì)、流過(guò)電流和產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。轉(zhuǎn)軸shaft四、交流異步電動(dòng)機(jī)及驅(qū)動(dòng)技術(shù)

異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子鐵心——磁路，一般由硅鋼片疊成。在轉(zhuǎn)子鐵1.轉(zhuǎn)子鐵心1.轉(zhuǎn)子鐵心2．轉(zhuǎn)子槽槽形的選擇主要決定于對(duì)運(yùn)行性能和起動(dòng)性能的要求。四、交流異步電動(dòng)機(jī)及驅(qū)動(dòng)技術(shù)

2．轉(zhuǎn)子槽槽形的選擇主要決定于對(duì)運(yùn)行性能和起動(dòng)性能的要求。四3．轉(zhuǎn)子繞組鼠籠式轉(zhuǎn)子squirrel-cagerotor：焊接，鑄鋁。斜槽形式四、交流異步電動(dòng)機(jī)及驅(qū)動(dòng)技術(shù)

3．轉(zhuǎn)子繞組鼠籠式轉(zhuǎn)子squirrel-cagerotor繞線(xiàn)轉(zhuǎn)子woundrotor：鐵芯上繞有一對(duì)稱(chēng)繞組，和定子繞組有相同的極數(shù)，且制成相同的相數(shù)。通常采用對(duì)稱(chēng)的三相繞組，連接成星形。轉(zhuǎn)子的一端裝有三個(gè)集電環(huán)，各與轉(zhuǎn)子繞組的三個(gè)起始端相連接。每個(gè)集電環(huán)上各有一電刷，通過(guò)電刷把轉(zhuǎn)子繞組與外接變阻器相接。安裝變阻器的目的是改善起動(dòng)特性(增加起動(dòng)轉(zhuǎn)短，減小起動(dòng)電流)或用以調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。四、交流異步電動(dòng)機(jī)及驅(qū)動(dòng)技術(shù)

繞線(xiàn)轉(zhuǎn)子woundrotor：四、交流異步電動(dòng)機(jī)及驅(qū)動(dòng)技術(shù)繞線(xiàn)轉(zhuǎn)子繞組采用波繞組或疊繞組。設(shè)槽數(shù)Z＝24，極數(shù)2p＝4，相數(shù)m=3，則每極每相梢數(shù)q＝2，相距角a=30°四、交流異步電動(dòng)機(jī)及驅(qū)動(dòng)技術(shù)

繞線(xiàn)轉(zhuǎn)子繞組采用波繞組或疊繞組。四、交流異步電動(dòng)機(jī)及驅(qū)動(dòng)技術(shù)4.轉(zhuǎn)軸shaft四、交流異步電動(dòng)機(jī)及驅(qū)動(dòng)技術(shù)

4.轉(zhuǎn)軸shaft四、交流異步電動(dòng)機(jī)及驅(qū)動(dòng)技術(shù)異步電機(jī)的氣隙airgap特點(diǎn)——?dú)庀逗苄?，在中、小型電機(jī)中，氣隙一般為0.2-1.5毫米。氣隙大小對(duì)電機(jī)性能有很大的影響氣隙大：磁阻大，勵(lì)磁電流（空載電流）大，功率因數(shù)低；氣隙磁場(chǎng)諧波含量（漏磁引起附加損耗）減少，改善啟動(dòng)性能。氣隙小：按加工可能及機(jī)械安全所限制。四、交流異步電動(dòng)機(jī)及驅(qū)動(dòng)技術(shù)

異步電機(jī)的氣隙airgap特點(diǎn)——?dú)庀逗苄?，在中、小型電機(jī)異步電機(jī)的銘牌異步電機(jī)的銘牌異步電動(dòng)機(jī)的額定值額定功率PN，指電動(dòng)機(jī)在額定方式下運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)軸上輸出的機(jī)械功率（W或kW）。額定電壓UN，指電動(dòng)機(jī)在額定方式運(yùn)行時(shí)定子繞組應(yīng)加的線(xiàn)電壓（V或kV）。額定電流IN，指電動(dòng)機(jī)在額定電壓和額定功率狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)，流入定子繞組的額定線(xiàn)電流（A）。額定頻率f，我國(guó)工業(yè)頻率為50HZ。額定轉(zhuǎn)速nN，指在額定狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速（r／min）。四、交流異步電動(dòng)機(jī)及驅(qū)動(dòng)技術(shù)

異步電動(dòng)機(jī)的額定值額定功率PN，指電動(dòng)機(jī)在額定方式下運(yùn)行時(shí)，對(duì)三相電動(dòng)機(jī)，額定功率：三相異步電動(dòng)機(jī)的主要技術(shù)指標(biāo)是指效率、功率因數(shù)、起動(dòng)性能（堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩、堵轉(zhuǎn)電流和起動(dòng)過(guò)程中的最小轉(zhuǎn)矩）、最大轉(zhuǎn)矩和噪聲、振動(dòng)。四、交流異步電動(dòng)機(jī)及驅(qū)動(dòng)技術(shù)

對(duì)三相電動(dòng)機(jī)，額定功率：四、交流異步電動(dòng)機(jī)及驅(qū)動(dòng)技術(shù)四、交流異步電動(dòng)機(jī)及驅(qū)動(dòng)技術(shù)

s=Δn/n1=（n1-n）/n1

U1≈E1=4.44f1N1Φ

四、交流異步電動(dòng)機(jī)及驅(qū)動(dòng)技術(shù)s=Δn/n1=（n175四、交流異步電動(dòng)機(jī)及驅(qū)動(dòng)技術(shù)

三相異步電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速與頻率和磁極對(duì)數(shù)的關(guān)系磁極對(duì)數(shù)（p）各頻率下的同步轉(zhuǎn)速（r/min）50Hz150Hz200Hz1300090001200021500450060003100030004000475022503000560018002400650015002000四、交流異步電動(dòng)機(jī)及驅(qū)動(dòng)技術(shù)三相異步電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速四、交流異步電動(dòng)機(jī)及驅(qū)動(dòng)技術(shù)

f2=sf1

T=CTΦI2cosφ2

異步電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性

四、交流異步電動(dòng)機(jī)及驅(qū)動(dòng)技術(shù)f2=sf1T=CTΦ四、交流異步電動(dòng)機(jī)及驅(qū)動(dòng)技術(shù)

異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速特性

四、交流異步電動(dòng)機(jī)及驅(qū)動(dòng)技術(shù)異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速特性四、交流異步電動(dòng)機(jī)及驅(qū)動(dòng)技術(shù)

異步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路三種形式

(a)交-直-交逆變器；(b)交-