《电机驱动系统》PPT课件

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1、电动汽车电机及其控制系统主要内容1、概述2、四种常用电机及控制系统3、存在的问题与研究方向一、电机控制系统的构成功率变换器电池控制电路电动机控制器电动机控制器交流电机控制器控制电路主电路控制器中的CPU主控制板二、电动汽车对电机控制系统的要求1、优良的转矩控制性能；2、宽广的调速范围；3、宽范围的高效率运行区域；4、高功率密度；5.优良的环境适应性和环保性；6.高可靠性；7.有竞争力的价格。三、电动汽车电机控制系统的主要类型直流电机控制系统；无刷直流电机控制系统；异步电机控制系统；开关磁阻电机控制系统。电机性能直流电机永磁同步电机异步电机开关磁阻电机最

2、大效率（％）85～8995～9794～95<90效率（10％负载）80～8790～9279～8578～86最高转速（rpm)4000~60004000~100009000~1500015000电机费用/kW($)1010~158~126~10控制器成本12.53.54.5坚固性良良优良信赖性普通良优良表.1各种电机的特性比较（摘自日本电气学会技术报告）永磁同步电机异步电机适性容量数十W～数十kW数百W以上尺寸、重量小☆中～小◎结构相当简单◎非常简单☆环境适应性相当好◎非常好☆维护有点必要△不要☆生产性好△非常好◎位置传感器要△不要◎速度传感器不要◎要△表2永磁

3、同步电机与异步电机的特性比较表2永磁同步电机与异步电机的特性比较(续）永磁同步电机异步电机寿命轴寿命轴寿命弱磁高速困难△可能◎回馈制动容易◎可以△永久失磁有△无◎温度特性无◎有△控制器控制一台△控制多台◎四、直流电机及其控制系统1.直流电机的结构和原理（并联）IfMnIf特点：1、励磁电流和电枢电流可分别控制，转矩控制性能好。2、控制简单。2.直流电机功率控制器－斩波器T2、D1电动运行；T1、D2制动运行。ECT1T2MD1D2斩波器主电路3.斩波器的PWM控制nMn1n2MZM1*(Ia1*)ABM2*(Ia2*)0控制框

4、图调速原理4.直流电机及其控制系统的优缺点优点：1.直流电机转矩控制性能优良。2.控制简单，回馈控制容易。3.功率变换器结构简单，使用功率器件少。4.控制器效率高；功率密度高。5.控制器体积小，重量轻。6.控制器价格便宜。缺点：1.由于机械换向器和电刷的存在导致的缺点：电机转速低、体积大；需要维护；成本高。五、交流电机及其控制系统1.交流电机的主要类型交流电机1.同步电机2.异步电机（感应电机）转子永磁转子励磁永磁同步电机(自控式）无刷直流电机转子绕线式转子笼型2.交流电机的定子结构三相电枢绕组3.三相交流电机功率变换器主电路构成功率变换器主电路交流电机电

5、枢绕组六、无刷直流电机控制系统转子位置传感器永磁同步电机三相功率变换器控制电路自控式永磁同步电机控制器1.系统构成2.无刷直流电机与永磁同步电机差别ωt2π0B0(e0)永磁同步电机无刷直流电机一对极下不同的气隙磁密分布图3.无刷直流电机工作原理iAABiBCiCSNFABFACFBCFBAFCAFCBXYZF0有6个定子空间磁势。根据转子位置传感器检测到的转子位置和要求转向来决定产生哪一个磁势。产生的平均转矩最大。定子磁势拉转子磁势旋转，为了使平均转矩最大。两者的平均空间电角度为900。SNF0nFABFAC60o60o4.无刷直流电机控制框图-A+

6、÷2∑iaibiciaibicIREFPIPWM逻辑变换PS+A+B+C-B-CIFPositionSensor三相反馈电流输出6路驱动信号PS逻辑变换++++A-A+B-B+C-CPWM输入电动“1”回馈制动“0”+a-a+b-b+c-c驱动信号输出5.无刷直流电机的电动、回馈制动控制逻辑控制转子位置传感器6.无刷直流电机及其控制系统的优缺点优点：1.具有直流电机的控制特性。2.控制相对简单。3.电机效率高，体积小。缺点：1.由于永磁材料贵，电机价格较贵。2.过热容易导致永久性失磁。3.弱磁运行较困难。4.需要转子位置传感器。七、异步电机及其控制系统1.

7、异步电机变频调速原理转子绕组中的电压、电流靠感应产生。正常运行时，电机转速接近旋转磁场转速。0AB不同频率下的异步电机机械特性2.变频调速的主要控制方法基于稳态的控制变压变频控制（VariableVoltageVariableFrequency)简称VVVF控制；脉宽调节控制（PulseWidthModulation)简称PWM控制。1.SPWM;2.电压空间矢量PWM；3.优化PWM;4.随机PWM;5.基于动态的控制：高性能的控制方法转子磁场定向矢量控制（等效直流电机控制）（20世纪70年代，由德国西门子公司的F.Blaschke

8、提出。）1.直接矢量控制；2.间接矢量