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新能源汽车用电驱动系统的控制技术

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电机控制技术是电动汽车的关键技术之一,它对电动车的性能将产生巨大的影响。由于驱动电机的原理、种类差别很大,因此,对每类电机的控制都是针对该类电机的原理采用适当的控制方式,因其控制原理各异、种类较多,不再详述。
简言之,直流电机的转速是靠控制电枢和励磁来实现的,即电机转速在基速以下时,励磁电流不变,采用电枢控制;电机转速在基速以上时,电枢电压不变,采用励磁控制。交流电机采用矢量控制技术实现电机转矩控制。其基本原理是将电机定子电流矢量分解为产生磁场的电流分量(励磁电流)和产生转矩的电流分量(转矩电流)分别加以控制,并同时控制分量间的幅值和相位,以实现控制定子电流矢量。这种将磁链与转矩解耦,化复杂控制为近似于直流简单控制的方法,可获得与直流调速系统同样的静、动态性能,并方便的实现对交流电机的高性能调速。
永磁电机的控制较复杂,为实现最佳控制,常采用两种或几种控制方案结合运行。如采用最大转矩控制和弱磁控制相结合以实现电机的效率最佳化和宽范围调速的控制技术以及转矩控制和PWM控制集成一体的控制技术等。
随着电机驱动系统和控制技术的发展,近年来各种智能控制技术、模糊控制技术、神经网络控制技术已开始应用于汽车电机控制中,使汽车电机驱动系统实现了结构简单、响应快、抗干扰强,极大地提高了驱动系统的技术性能。


1楼2015-05-05 15:11回复
    ① 交流异步电机
    交流异步电机是矢量控制技术的应用,实现了交流电机的变频控制,解决了交流电机控制难的问题,显示了交流电机结构简单、效率高、可靠性高、转矩脉动小、噪声小、转速高、体积小、易维护的优势,同时也使交流电机具有了类似于直流电机的优良性能。交流电机是目前技术相对较成熟的驱动电机,但交流电机轻载效率低,解决电池向电机大电流供电以提高运行效率,并保持矢量控制下的快速动态响应是需要进一步解决的技术难题。
    ② 永磁同步电机
    永磁电机主要指三相永磁同步电机和无刷直流电机。永磁电机在各类驱动电机中具有功率密度高、体积小、重量轻、结构简单、控制灵活等优点。但由于永磁电机转子为永磁体,无法调节,必须通过调节定子电流、增加定子电流去磁分量来削弱磁场,这就使定子电流增大,铜耗增加。同时,磁性能受温度、振动等因素的影响,如果工作范围选择不当,存在高温退磁,电机运行有失步现象。过载能力受控制器的限制,电机制造工艺需深入探索、磁钢价格较高等都是需要从技术上实现突破的关键。由于我国占有全世界80%的稀土资源,随着铷铁錋材料性能的研究提高,以及电机设计、制造技术的不断完善和制造成本的不断下降,永磁电机的应用前景会逐步好转。
    为了充分发挥永磁电机的优势,克服其缺点,目前国内外开展了永磁混合电机的研制,从原理上主要有①永磁和磁阻混合:把永磁嵌入转子的磁回路中,永磁电机同时产生永磁转矩和同步磁阻;另一类是把永磁体和开关磁阻结构结合,产生另一种永磁和磁阻混合电机,即双凸电机。其具有高功率密度、高效率和宽转速范围调节等优点。②永磁转矩和磁滞转矩组合:其结构是把永磁体嵌入磁滞环内表面的槽中,这种电机启动转矩高、运行平稳、噪声低。另一种是把永磁体置于转子内,直流励磁绕组放在定子上通过控制励磁电流的大小和方向,很容易调节电机气隙磁通,以得到满足电动汽车驱动要求的转矩/转速特性。
    综上琐所述,没有绝对的好与坏,各有各的优势!
    特斯拉使用交流异步电机,我认为主要是交流异步电机技术比较成熟、性能比较稳定!
    在此也欢迎专业人士来帮我们分析、解惑!


    3楼2015-05-06 15:04
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