电动汽车电机控制与驱动技术全套配套课件项目六、续流增磁电机类型及其控制技术.ppt

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1、项目六、续流增磁电机类型及其控制技术续流增磁电机驱动系统是基于永磁加增磁复合励磁原理，研制出的一种具有低速增磁增扭和高速弱磁增速功能的全新电机调速系统。该新型电机及其控制器具有无附加励磁调节装置，系统可靠性强，成本低；高效区广，调速范围广；在双象限范围内运行，可实现再生制动；运行时噪音低等优点，控制特性更符合电动汽车动力特性的需求。该系统把增磁绕组接到电机续流回路中，产生了全新的自动弱磁调速理念。第一节混合励磁电机的分类及磁路特性电动机驱动系统作为电动汽车的关键系统,其性能直接决定了电动汽车的运行性能。电动汽车所使用的直流电动机有三种:他励直

2、流电动机(包括永磁直流电动机)、串励直流电动机、复合励磁直流电动机。他励直流电动机的优点是线路无需切换即可实现牵引与制动的转换，防空转性能好，缺点是大多采用一个磁场斩波器致使体积大；永磁直流电动机的优点是体积相对较小、重量轻且效率高，但由于磁场固定缺乏可控性,不能同时满足电动汽车低速大转矩和高速大功率的要求。与永磁电机比较，混合励磁电机具有调节气隙磁场的能力；与电励磁同步电机相比，具有较小的电枢反应电抗。混合励磁电机不仅能继承永磁电机的诸多特点，而且具有电励磁电机气隙磁场平滑可调的优点，用作发电机，可获得较宽的调压范围，在飞机、车辆中可作为独

3、立的发电系统。用作电动机，适合于作节能驱动使用，而其中的宽调速特性可以在电动汽车等高要求场合应用。1）混合励磁电机分类混合励磁电机在永磁电机的基础上引入电励磁绕组，结构灵活多样，励磁绕组和永磁体的安装位置直接影响混合励磁电机的结构形式、磁场调节性能和输出特性。从永磁体和励磁绕组的位置角度出发，可以将混合励磁电机结构分类如图6-1所示，分为以下五种类型。（1）混合励磁电机如图6-2（a）为串联磁势式，永磁体和励磁绕组都安装在转子上，由于转子上安装了励磁绕组，电机难以实现无刷励磁。（2）转子磁极分割型混合励磁同步电机如图6-2（b）所示，转子表面

4、存在两种磁极，一种是永磁磁极，一种是铁心磁极N极、S极和铁心磁极交错排列，定子铁心被定子环形直流励磁绕组分为两段，从结构上来看，其励磁绕组安装在定子上，永磁体安装在转子上。（3）交叉凸极型如图6-2（c），该结构中轴向充磁的永磁体在转子上，嵌放在N极和S极导磁体的中间，励磁绕组安装在电机的端部，通过导磁体形成轴向磁路，从而调节主气隙磁通。（4）新型混合励磁双凸极电机如图6-2（d）为一种新型混合励磁双凸极电机，永磁体安装在定子上，在电机端部放置电励磁绕组，引入轴向电励磁磁场，实现电机的励磁无刷化。（5）混合励磁双凸极电机如图6-2（e）永磁体

5、安装在定子上，在电机定子上同时嵌入绕励磁绕组，电机转子上无绕组和永磁体，结构简单可靠。2）混合励磁电机磁路模型混合励磁电机内同时存在两个磁势源，即永磁磁势和电励磁磁势，因此两个磁势的相互作用关系直接决定了混合励磁电机的永磁体用量和电励磁绕组的匝数，进而影响励磁调节效率和气隙磁。依据磁路原理，混合励磁电机的永磁磁势和电励磁磁势关系可以归类为串联磁势、并联磁势、串并联磁势和并列磁势。如图6-3所示，分别给出了以上3类混合励磁电机的等效磁路原理图，串联磁势的永磁磁势和电励磁磁势串联作用于气隙磁场，图6-2（a）所示混合励磁电机即属于串联磁势型，其磁

6、路原理如图6-3（a）所示。电励磁磁通必须要穿过永磁体，由于永磁体磁导很低，因此直接导致励磁效率降低。第二节续流增磁混合励磁电机结构和工作原理续流增磁永磁电机是一种复合励磁的特殊直流电机，它兼顾了串励直流电机和他励直流电机的优点。采用稀土永磁和增磁绕组复合励磁方式，是基一种具有低速增磁增扭和高速弱磁增速功能的全新电机调速系统。该电机驱动控制系统采用转矩控制（控制电枢绕组内的电流值），因为无转速传感器和转矩传感器，降低了系统硬件复杂度和系统的噪声敏感度从而提高了系统可靠性,控制特性更符合电动汽车动力特性的需求，如图6-4，6-5所示。续流增磁电

7、机及其控制器具有以下特点：将增磁绕组接入续流回路；低速自动增磁提高扭矩；高速自动弱磁提速；不需要附加励磁调节装置；不需要额外能量；1）续流增磁控制原理该续流加增磁直流电机驱动控制系统弱磁调速原理图如图6-6所示。电机控制器的主要功能是接收驾驶员发出的加速踏板/制动踏板信号和功率电路中电机电枢电流传感器的反馈信号,实现电动大客车调速时的驱动转矩和再生转矩的闭环控制。2）续流增磁直流电动机稳态特性当电机工作在低转速区时，电机电枢的反电动势小，此时PWM的占空比很小，电枢电流即可达到加速踏板信号的设定值。电流通过续流增磁绕组的时间长，增磁效果显著，

8、电机具有很大转矩，对比传统电机，电动汽车加速性能得到提高。随着电机转速的增高，电机电枢反电动势逐渐增大，PWM占空比逐步增大才能满足加速踏板信号所设定的电枢电流。（