电动汽车电机驱动系统.ppt

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1、国际收支反映的交易是一个经济体对外发生的各项交易，即国际交易。所谓国际交易是指在本国居民与非居民间的交易。 第 1 页 第3章 电动汽车电机驱动系统 3.1 概述 3.2 直流电动机 3.3 无刷直流电动机 3.4 异步电动机 3.5 永磁同步电动机 3.6 开关磁阻电动机 3.7 轮毂电机 国际收支反映的交易是一个经济体对外发生的各项交易，即国际交易。所谓国际交易是指在本国居民与非居民间的交易。 第 2 页 3.1 概述 3.1.1 电动汽车电机驱动系统的组成与类型 3.1.2 电动机的额定指标 3.1.3 电动汽车对电动机的要求 3.1.4 电动汽车电机驱动系统的发展趋势 国际收支反映的交

2、易是一个经济体对外发生的各项交易，即国际交易。所谓国际交易是指在本国居民与非居民间的交易。 第 3 页 3.1.1 电动汽车电机驱动系统的组成与类型 1电动汽车电机驱动系统的组成 电机驱动系统是电动汽车的心脏，它由电机、功率转化器、 控制器、各种检测传感器和电源（蓄电池）组成，其任务是在 驾驶员的控制下，高效率地将蓄电池的电量转化为车轮的动能 ，或者将车轮的动能反馈到蓄电池中。 国际收支反映的交易是一个经济体对外发生的各项交易，即国际交易。所谓国际交易是指在本国居民与非居民间的交易。 第 4 页 3.1.1 电动汽车电机驱动系统的组成与类型 2电动汽车电机驱动系统的类型 电动汽车电机驱动系统按

3、所选电动机的类型可分为: (1)直流电动机; (2)无刷直流电动机; (3)异步电动机; (4)永磁同步电动机; (5)开关磁阻电动机等。 国际收支反映的交易是一个经济体对外发生的各项交易，即国际交易。所谓国际交易是指在本国居民与非居民间的交易。 第 5 页 3.1.2 电动机的额定指标 (1) 额定功率。额定功率是指额定运行情况下轴端输出的机械 功率(W或kW)。 (2) 额定电压。额定电压是指外加于线端的电源线电压(V)。 (3) 额定电流。额定电流是指电动机额定运行(额定电压、额 定输出功率)情况下电枢绕组(或定子绕组)的线电流(A)。 (4) 额定频率。额定频率是指电动机额定运行情况下

4、电枢(或 定子侧)的频率(Hz)。 (5) 额定转速。额定转速是指电动机额定运行(额定电压、额 定频率、额定输出功率)的情况下，电动机转子的转速(r/min) 。 国际收支反映的交易是一个经济体对外发生的各项交易，即国际交易。所谓国际交易是指在本国居民与非居民间的交易。 第 6 页 3.1.3 电动汽车对电动机的要求 电动汽车在行驶过程中，经常频繁地启动/停车、加速/减速 等，这就要求电动汽车中的电动机比一般工业应用的电动机性 能更高，基本要求如下： (1) 电动机的运行特性要满足电动汽车的要求，在恒转矩区 ，要求低速运行时具有大转矩，以满足电动汽车起动和爬坡的 要求；在恒功率区，要求低转矩时

5、具有高的速度，以满足电动 汽车在平坦的路面能够高速行驶的要求； (2) 电动机应具有瞬时功率大、带负载启动性能好、过载能力 强，加速性能好，使用寿命长的特点； (3) 电动机应在整个运行范围内，具有很高的效率，以提高一 次充电的续驶里程； 国际收支反映的交易是一个经济体对外发生的各项交易，即国际交易。所谓国际交易是指在本国居民与非居民间的交易。 第 7 页 3.1.3 电动汽车对电动机的要求 (4) 电动机应能够在汽车减速时实现再生制动，将能量回收并 反馈给蓄电池，使得电动汽车具有最佳能量的利用率； (5) 电动机应可靠性好，能够在较恶劣的环境下长期工作； (6) 电动机应体积小，重量轻，一般

6、为工业用电动机的1/21/3； (7) 电动机的结构要简单坚固，适合批量生产，便于使用和维 护； (8) 价格便宜，从而能够减少整体电动汽车的价格，提高性价 比； (9) 运行时噪声低，减少污染。 国际收支反映的交易是一个经济体对外发生的各项交易，即国际交易。所谓国际交易是指在本国居民与非居民间的交易。 第 8 页 3.1.4 电动汽车电机驱动系统的发展趋势 （1）电机的功率密度不断提高，永磁电机应用范围不断扩 大。 （2）电机的工作转速不断提高，回馈制动的高效区不断拓 宽。 （3）电驱动系统的集成化和一体化趋势更加明显。 （4）电驱动系统的混合度与电功率比不断增加。 （5）车用电驱动控制系统

7、的集成化和数字化程度不断加大 。 国际收支反映的交易是一个经济体对外发生的各项交易，即国际交易。所谓国际交易是指在本国居民与非居民间的交易。 第 9 页 3.2 直流电动机 3.2.1 直流电动机的分类 3.2.2 直流电动机的结构与特点 3.2.3 直流电动机的工作原理 3.2.4 直流电动机的控制 国际收支反映的交易是一个经济体对外发生的各项交易，即国际交易。所谓国际交易是指在本国居民与非居民间的交易。 第 10 页 3.2.1 直流电动机的分类 直流电动机分为绕组励磁式直流电动机和永磁式直流电动机 。在电动汽车所采用的直流电动机中，小功率电动机采用的是 永磁式直流电动机，大功率电动机采用

8、的是绕组励磁式直流电 动机。 绕组励磁式直流电动机根据励磁方式的不同，可分为他励式 、并励式、串励式和复励式四种类型。 国际收支反映的交易是一个经济体对外发生的各项交易，即国际交易。所谓国际交易是指在本国居民与非居民间的交易。 第 11 页 3.2.1 直流电动机的分类 1他励式直流电动机 他励式直流电动机的励磁绕组与电枢绕组无连接关系，而由 其它直流电源对励磁绕组供电。因此励磁电流不受电枢端电压 或电枢电流的影响。永磁直流电动机也可看作他励直流电动机 。 他励直流电动机在运行过程中励磁磁场稳定而且容易控制， 容易实现电动汽车的再生制动要求。但当采用永磁激励时，虽 然电动机效率高，重量和体积较

9、小，但由于励磁磁场固定，电 动机的机械特性不理想，驱动电动机产生不了足够大的输出转 矩来满足电动汽车起动和加速时的大转矩要求。 国际收支反映的交易是一个经济体对外发生的各项交易，即国际交易。所谓国际交易是指在本国居民与非居民间的交易。 第 12 页 3.2.1 直流电动机的分类 2并励直流电动机 并励直流电动机的励磁绕组与电枢绕组相并联，共用同一电 源，性能与他励直流电动机基本相同。并励绕组两端电压就是 电枢两端电压，但是励磁绕组用细导线绕成，其匝数很多，因 此具有较大的电阻，使得通过它的励磁电流较小。 3串励直流电动机 串励直流电动机的励磁绕组与电枢绕组串联后，再接于直流 电源，这种直流电动

10、机的励磁电流就是电枢电流。这种电动机 内磁场随着电枢电流的改变有显著的变化。为了使励磁绕组中 不致引起大的损耗和电压降，励磁绕组的电阻越小越好，所以 串励直流电动机通常用较粗的导线绕成，它的匝数较少。 国际收支反映的交易是一个经济体对外发生的各项交易，即国际交易。所谓国际交易是指在本国居民与非居民间的交易。 第 13 页 3.2.1 直流电动机的分类 4复励直流电动机 复励直流电动机有并励和串励两个励磁绕组，电动机的磁通 由两个绕组内的励磁电流产生。若串励绕组产生的磁通势与并 励绕组产生的磁通势方向相同称为积复励。若两个磁通势方向 相反，则称为差复励。 复励直流电动机的永磁励磁部分采用高磁性材

11、料钕铁硼，运 行效率高。由于电动机永磁励磁部分有稳定的磁场，因此用该 类电动机构成驱动系统时易实现再生制动功能。同时由于电动 机增加了增磁绕组，通过控制励磁绕组的励磁电流或励磁磁场 的大小，能克服纯永磁他励直流电动机不能产生足够的输出转 矩来满足电动汽车低速或爬坡时的大转矩要求，而电动机的重 量或体积比串励电动机的小。 国际收支反映的交易是一个经济体对外发生的各项交易，即国际交易。所谓国际交易是指在本国居民与非居民间的交易。 第 14 页 3.2.1 直流电动机的分类 各种励磁方式直流电动机的电路如图所示。 国际收支反映的交易是一个经济体对外发生的各项交易，即国际交易。所谓国际交易是指在本国居

12、民与非居民间的交易。 第 15 页 3.2.2 直流电动机的结构与特点 1直流电动机的结构 直流电动机由定子与转子两大部分构成，定子和转子之间的 间隙称为气隙。 国际收支反映的交易是一个经济体对外发生的各项交易，即国际交易。所谓国际交易是指在本国居民与非居民间的交易。 第 16 页 3.2.2 直流电动机的结构与特点 2直流电动机的特点 (1) 调速性能好。直流电动机可以在重负载条件下，实现均匀 、平滑的无级调速，而且调速范围较宽。 (2) 起动力矩大。可以均匀而经济地实现转速调节，因此，凡 是在重负载下起动或要求均匀调节转速的机械，例如大型可逆 轧钢机、卷扬机、电力机车、电车等，都可用直流电

13、动机拖动 。 (3) 控制比较简单。一般用斩波器控制，它具有高效率、控制 灵活、重量轻、体积小、响应快等优点。 (4) 有易损件。由于存在电刷、换向器等易磨损器件，所以必 须进行定期维护或更换。 国际收支反映的交易是一个经济体对外发生的各项交易，即国际交易。所谓国际交易是指在本国居民与非居民间的交易。 第 17 页 3.2.3 直流电动机的工作原理 直流电动机的工作原理图所示。图中，定子有一对N、S极， 电枢绕组的末端分别接到两个换向片上，正、负电刷A和B分 别与两个换向片接触。 国际收支反映的交易是一个经济体对外发生的各项交易，即国际交易。所谓国际交易是指在本国居民与非居民间的交易。 第 1

14、8 页 3.2.4 直流电动机的控制 直流电动机转速控制方法主要有电枢调压控制、磁场控制和电枢回路电 阻控制。 电枢调压控制是指通过改变电枢的端电压来控制电动机的转速。这种控 制只适合电动机基速以下的转速控制，它可保持电动机的负载转矩不变， 电动机转速近似与电枢端电压成比例变化，所以称为恒转矩调速。直流电 动机采用电枢调压控制可实现在宽广范围内的连续平滑的速度控制，调速 比一般可达1:10，如果与磁场控制配合使用，调速比可达1:30。电枢调压 控制的调速过程：当磁通保持不变时，减小电压，由于转速不立即发生变 化，反电动势也暂时不变化，由于电枢电流减小了，转矩也减小了。如果 阻转矩未变，则转速下

15、降。随着转速的降低，反电动势减小，电枢电流和 转矩就随着增大，直到转矩与阻转矩再次平衡为止，但这时转速已经较原 来降低了。 国际收支反映的交易是一个经济体对外发生的各项交易，即国际交易。所谓国际交易是指在本国居民与非居民间的交易。 第 19 页 3.2.4 直流电动机的控制 磁场控制是指通过调节直流电动机的励磁电流改变每极磁通量，从而调 节电动机的转速，这种控制只适合电动机基数以上的控制。当电枢电流不 变时，具有恒功率调速特性。磁场控制效率高，但调速范围小，一般不超 过1:3，而且响应速度较慢。磁场控制可采用可变电阻器，也可采用可控整 流电源作为励磁电源。 磁场控制的调速过程：当电压保持恒定时

16、，减小磁通，由于机械惯性， 转速不立即发生变化，于是反电动势减小，电枢电流随之增加。由于电枢 电流增加的影响超过磁通减小的影响，所以转矩也就增加。如果阻转矩未 变，则转速上升。随着转速的升高，反电动势增大，电枢电流和转矩也随 着减小，直到转矩和阻转矩再次平衡为止，但这时转速已经较原来升高了 。 国际收支反映的交易是一个经济体对外发生的各项交易，即国际交易。所谓国际交易是指在本国居民与非居民间的交易。 第 20 页 3.2.4 直流电动机的控制 电枢回路串电阻控制是指当电动机的励磁电流不变时，通过 改变电枢回路电阻来调节电动机的转速。这种控制方法的机械 特性较软，而且电动机运行不稳定，一般很少应用。对于小型 串励电动机，常采用电枢回路串电阻控制方式。 国际收支反映的交易是一个经济体对外发生的各项交易，即国际