第3章电动汽车电机驱动系统

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1、LOGO1概概 述述2直流电动机直流电动机第三章电动汽车电机驱动系统第三章电动汽车电机驱动系统4开关磁阻电动机开关磁阻电动机3交流异步电动机交流异步电动机5永磁同步电动机永磁同步电动机6轮毂电动机轮毂电动机LOGO 电动汽车的电机驱动系统把电能转化为机械能，并通过传动装置(或直接)将能量传递到车轮进而驱动车辆按照驾驶人意志行驶，是电动汽车的关键系统之一。它在电动汽车上的具体任务是：在驾驶人操纵控制下，将内燃机-发电机系统、动力电池组的电能转化为车轮的动能驱动车辆，并在车辆制动时把车辆的动能再生为电能反馈到动力电池中以实现车辆的再生制动。概述LOGO 电动汽车的电机驱动系统特点电动汽车的电机驱动

2、系统特点 1、电动汽车上所使用的电机往往要求频繁的起停，频繁的加减速以及工作模式的频繁切换（做电动机使用驱动汽车以及做发电机使用实现能量回收及发电的功能），这对电机的响应性能提出了更高的要求。2、由于汽车内部空间紧张，往往要求电机系统具有体积小，质量轻，以及具有较高的功率密度和工作效率等性能要求。概述LOGO 电动汽车的电机驱动系统特点电动汽车的电机驱动系统特点 3、相对于传统电机而言，电动汽车上所使用的电机系统的工作环境更为恶劣、干扰更大，从而要求它具有更高的可靠性，抗震性和抗干扰性。4、传统电机一般工作在额定工作点附近，而电动汽车电机的工作范围相对较宽。且由于电动汽车电机工作模式的特殊性，

3、额定功率这个参数对于电动汽车所使用的电机而言，没有特别大的意义。所以对其额定功率的要求并不严格。而在高效工作区间，这个参数则更为实际和重要概述LOGO 电动汽车的电机驱动系统特点电动汽车的电机驱动系统特点 5、在供电方式上，传统电机由常规标准电源供电，而电动汽车电机所使用的电能来源于蓄电池，且由功率转化器直接供给。另外电机的使用电压及形式并不确定，从减少功率损耗及降级电机逆变器成本的角度而言，一般倾向于使用较高的电压。概述LOGO 电动汽车驱动电动机种类电动汽车驱动电动机种类 电动机的种类很多，用途广泛，功率的覆盖面非常大。而电动汽车所采用的电动机种类较少，功率覆盖面也较窄，只采用了一些符合电

4、动汽车要求的电动机来作为驱动电动机。电动汽车在不同的历史时期采用了不同的电动机，最早是采用了控制性能好和成本较低的直流电动机。随着电子技术、机械制造技术和自动控制技术的发展，交流电动机、永磁电动机和开关磁组电动机显示出更加优越的性能，这些电动机正在逐步取代了直流电动机。概述LOGO概述LOGO概述LOGO 电动汽车对电动机性能的基本要求电动汽车对电动机性能的基本要求 电动汽车的驱动电动机的主要参数为：电动机类型、额定电压、机械特性、效率、尺寸参数、质量参数、可靠性和成本等。另外为电动机所配置的电子控制系统和驱动系统，也会影响驱动电动机的性能。1、高电压，在允许的范围内，尽可能采用高电压，可以减

5、小电动机的尺寸和导线等装备的尺寸，特别是可以降低逆变器的成本。概述LOGO 电动汽车对电动机性能的基本要求电动汽车对电动机性能的基本要求 2、高转速，电动汽车所采用的感应电动机的转速可以达到800012000r/min，高转速电动机的体积较小，质量较轻，有利于降低电动汽车的整车整备质量。3、质量轻，电动机采用铝合金外壳，以降低电动机的质量、各种控制装置的质量和冷却系统的质量等也要求尽可能轻。概述LOGO 电动汽车对电动机性能的基本要求电动汽车对电动机性能的基本要求 4、电动机应具有较大的起动转矩和较大范围的调速性能，使电动汽车有良好的起动性能和加速性能。以获得所需要的起动、加速、行驶、减速、制

6、动等所需的功率与转矩。电动机具有自动调速功能，因此，可以减轻驾驶员的操纵强度，提高驾驶的舒适性，并且能够达到与内燃机汽车加速踏板同样的控制响应。概述LOGO 电动汽车对电动机性能的基本要求电动汽车对电动机性能的基本要求 5、电动汽车应有最优化的能量利用，电动机应具有高效率、低损耗，并在车辆减速时，实现再生制动将制动能量回收，再生制动回收的能量一般可达到总能量的10%15%，这点在内燃机汽车上是不能实现的。6、各种动力电池组和电动机的工作电压，可以达到300V以上，对电气系统安全性和控制系统的安全性，都必须符合国家（或国际）有关车辆电气控制的安全性能的标准和规定，装备有高压保护设备。概述LOGO

7、 直流电动机的分类直流电动机的分类 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，大功率电动机则采用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4种类型。直流电动机直流电动机LOGO 他励式直流电动机他励式直流电动机 他励式直流电动机的励磁绕组与电枢绕组无连接关系，而由其他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。他励式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。当采用永磁激励时，虽然电动机效率高、重

8、量轻和体积小，但由于励磁磁场固定，电动机的机械特性不理想，难以满足电动汽车起动和加速时的大转矩要求。直流电动机直流电动机LOGO 并励式直流电动机并励式直流电动机 并励式直流电动机的励磁绕组与电枢绕组并联，共用同一电源，性能与他励式直流电 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。直流电动机直流电动机LOGO 串励式直流电动机串励式直流电动机 串励式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，这种直流电动机的励磁电流就是电枢电流。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引起

9、大的损耗和电压降，励磁绕组的电阻越小越好，所以串励式直流电动机通常用较粗的导线绕成，匝数较少。直流电动机直流电动机LOGO 复励式直流电动机复励式直流电动机 复励式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量与并励绕组产生的磁通量方向相同，称为积复励；若两个磁通量方向相反，则称为差复励。直流电动机直流电动机LOGO 直流电动机的工作原理直流电动机的工作原理直流电动机直流电动机LOGO 直流电动机的直流电动机的结构结构直流电动机直流电动机LOGO 直流电动机的驱动特性直流电动机的驱动特性直流电动机直流电动机LOGO 直流电动机的特点直流电动机

10、的特点 1、调速性能好。2、起动力矩大。3、控制简单。4、有易损件。直流电动机直流电动机LOGO 电动汽车用直流电动机的要求电动汽车用直流电动机的要求 1、抗振动性 2、对环境的适应性 3、低损耗性 4、抗负荷波动性 5、小型、轻量化 6、免维护性直流电动机直流电动机LOGO 直流电动机的应用直流电动机的应用 小功率（10kW）的电动机多采用小型高效的永磁式直流电动机，一般应用在小型、低速的专用车辆上，如电动自行车、高尔夫球车、电动叉车、警用巡逻车等。中等功率（10100kW）的电动机采用他励、串励或复励式直流电动机，可以用于结构简单、转矩较大的电动货车上。大功率（100kW）的电动机采用串励

11、式，可用在要求低速、高转矩的大型专用电动车上，如电动矿石搬运车、电动玻璃搬运车等。直流电动机直流电动机LOGO 直流电动机的调速方法直流电动机的调速方法直流电动机直流电动机LOGO 直流电动机的调速方法直流电动机的调速方法 直流电动机运行过程符合以下公式：直流电动机的转速和其他参量的关系为：直流电动机直流电动机LOGO 直流电动机的调速方法直流电动机的调速方法 改变电枢电压调速是直流调速系统采用的主要方法，调节电枢供电电压或者改变励磁磁通，都需要有专门的可控直流电源，常用的可控直流电源有以下三种。1、旋转变流机组。用直流电动机和直流发电机组成机组，以获得可调的直流电压。由交流电动机（原动机）拖

12、动直流发电机G来实现变流，由G给需要调速的直流电动机M供电，调节发电机的励磁电流主 的大小，就能够方便地改变其输出电压，从而调节电动机的转速。直流电动机直流电动机LOGO 直流电动机的调速方法直流电动机的调速方法 直流电动机直流电动机LOGO 直流电动机的调速方法直流电动机的调速方法 2、静止可控整流器 用静止的可控整流器，如晶闸管整流装置产生可调的直流电压。与旋转交流机组装置相比，晶闸管整流装置不仅在经济性和可靠性上有很大提高，而且在技术性能上也显示出很大的优越性，直流电动机直流电动机LOGO 直流电动机的调速方法直流电动机的调速方法直流电动机直流电动机LOGO 直流电动机的调速方法直流电动

13、机的调速方法 3、直流斩波器或脉宽调制变换器 用恒定直流电源或可控硅整流电源供电，利用直流斩波器或脉宽调制的方法产生可调的直流平均电压。直流斩波器又称直流调压器，是利用开关器件来实现通断控制，将直流电源电压断续加到负荷上，通过通断时间的变化来改变负荷上的直流电压平均值，将固定电压的直流电源变成平均值可调的直流电源，也称直-直变换器。直流电动机直流电动机LOGO 直流电动机的调速方法直流电动机的调速方法 直流电动机直流电动机LOGO 交流电动机可分为同步电动机和异步电动机两大类，交流异步电动机又称感应电动机，是由气隙旋转磁场与转子绕组感应电流相互作用产生电子转矩，从而实现电能转换为机械能的一种交

14、流电动机。异步电动机是各类电动机中应用最广、需求量最大的一种。异步电动机的种类很多，常按转子结构和定子绕组相数进行分类。按转子结构来分，可分为笼型异步电动机和绕线型异步电动机；按照定子绕组相数来分，则有单相异步电动机、两相异步电动机和三相异步电动机。交流异步电动机交流异步电动机LOGO 交流异步电动机的工作原理交流异步电动机的工作原理 当异步电动机的三相定子绕组通入三相交流电后，将产生一个旋转磁场，该旋转磁场切割转子绕组，从而在转子绕组中产生感应电动势，电动势的方向由右手定则来确定。由于转子绕组是闭合通路，转子中便有电流产出，电流方向与电动势方向相同，而载流的转子导体在定子旋转磁场作用下将产生

15、电磁力，电磁力的方向可用左手定则确定。由电磁力进而产生电磁转矩，驱动电动机旋转，并且电动机旋转方向与旋转磁场方向相同。交流异步电动机交流异步电动机LOGO 交流异步电动机的工作原理交流异步电动机的工作原理 交流异步电动机交流异步电动机LOGO 交流异步电动机的结构交流异步电动机的结构 异步电动机主要由定子和转子两大部分组成，定子和转子之间存在气隙，此外，还有端盖、轴承、机座和风扇等部件。1、定子。异步电动机的定子由定子铁心、定子绕组和机座构成。2、转子。异步电动机的转子由转子铁心、转子绕组和转轴组成。交流异步电动机交流异步电动机LOGO 交流异步电动机的性能特点交流异步电动机的性能特点 1、小

16、型轻量化；2、易实现转速超过10000r/min的高速旋转；3、高速低转矩时运转效率高；4、低速时有高转矩，以及有宽泛的速度控制范围；5、高可靠性（坚固）；6、制造成本低；7、控制装置的简单化。交流异步电动机交流异步电动机LOGO 交流异步电动机的控制方法交流异步电动机的控制方法 异步电动机是一个多变量（多输入、多输出）系统，其中变量电压（电流）、频率、磁通、转速之间又相互影响，所以其又是强耦合的多变量系统。如何对这样一个非线性、多变量、强耦合的复杂系统进行有效控制，成为异步电动机的研究重点。目前对异步电动机的调速控制主要有矢量控制、直接转矩控制、转速控制、变频恒压控制、自适应控制、效率优化控

17、制等。交流异步电动机交流异步电动机LOGO 交流异步电动机的控制方法交流异步电动机的控制方法 矢量控制矢量控制。该控制方式实现了交流电动机磁通和转矩的解耦控制，使交流传动系统的动态特性有了显著的改善，在提高电动汽车驱动器的动态性能方面，磁场定向控制得到了较多关注。矢量控制的基本原理是通过测量和控制异步电动机定子电流矢量，根据磁场定向原理分别对异步电动机的励磁电流和转矩电流进行控制，从而达到控制异步电动机转矩的目的。交流异步电动机交流异步电动机LOGO 交流异步电动机的控制方法交流异步电动机的控制方法 矢量控制具体原理是将异步电动机的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

18、流分量（转矩电流）分别加以控制，并同时控制两分量间的幅值和相位，即控制定子电流矢量，所以称这种控制方式为矢量控制方式。矢量控制又有基于转差率控制的矢量控制方式、无速度传感器矢量控制方式和有速度传感器的矢量控制方式等。它是一种控制异步电动机的有效方法，与直流电动机类似，也可得到高速转矩响应。交流异步电动机交流异步电动机LOGO 交流异步电动机的控制方法交流异步电动机的控制方法 直接转矩控制。直接转矩控制以转矩为中心来进行磁链、转矩的综合控制。和矢量控制不同，直接转矩控制不采用解耦的方式，从而在算法上不存在旋转坐标变换，简单地通过检测电动机定子电压和电流，借助瞬时空间矢量理论计算电动机的磁链和转矩

19、，并根据与给定值比较所得差值，实现磁链和转矩的直接控制。交流异步电动机交流异步电动机LOGO 交流异步电动机的控制方法交流异步电动机的控制方法 交流异步电动机交流异步电动机LOGO 开关磁阻电动机驱动系统主要由开关磁阻电动机、功率转换器、传感器和控制器四部分组成，开关磁阻电动机实现电能向机械能的转化。功率转换器是连接电源和电动机的开关器件，用以提供开关电动机所需电能。传感器主要用来反馈位置及电流信号，并传送给控制器。控制器是系统的中枢，起决策和指挥作用，主要是针对传感器提供的转子位置、速度和电流反馈信息以及外部输入的指令，实时加以分析处理，进而采取相应的控制决策，控制功率转换器中主开关器件的工

20、作状态以控制开关磁阻电动机。开关磁阻电动机开关磁阻电动机LOGO开关磁阻电动机开关磁阻电动机LOGO 开关磁阻电动机的工作原理开关磁阻电动机的工作原理 开关磁阻电动机一般为凸极铁心结构，其定子、转子均由普通硅钢片叠压而成。转子上既无绕组也无永磁体，一般装有位置检测器；定子上绕有集中绕组，径向相对的两个绕组串联构成一相绕组。根据相数和定子、转子极数的配比，开关磁阻电动机可以设计成不同的结构。开关磁阻电动机开关磁阻电动机LOGO 开关磁阻电动机的工作原理开关磁阻电动机的工作原理 开关磁阻电动机开关磁阻电动机LOGO 开关磁阻电动机的工作原理开关磁阻电动机的工作原理 开关磁阻电动机开关磁阻电动机LO

21、GO 开关磁阻电动机的工作原理开关磁阻电动机的工作原理 开关磁阻电动机开关磁阻电动机LOGO 开关磁阻电动机的结构开关磁阻电动机的结构 开关磁阻电动机由双凸极的定子和转子组成，其定子、转子的凸极均由普通的硅钢片叠压而成。定子极上绕有集中绕组，把沿径向相对的两个绕组串联成一个两级磁极，称为“一相”；转子既无绕组又无永磁体，仅由硅钢片叠成。开关磁阻电动机有多种不同的相数结构，如单相、二相、四相及多相等，且定子和转子的极数有多种不同的搭配。开关磁阻电动机开关磁阻电动机LOGO 开关磁阻电动机的结构开关磁阻电动机的结构 开关磁阻电动机开关磁阻电动机LOGO 开关磁阻电动机的性能特点开关磁阻电动机的性能

22、特点 1、调速范围宽、控制灵活，易于实现各种特殊要求的转矩-速度特性。2、制造和维护方便。3、运转效率高。由于开关磁阻电动机控制灵活，易在很宽转速范围内实现高效节能控制。4、可四象限运行，具有较强的再生制动能力。开关磁阻电动机开关磁阻电动机LOGO 开关磁阻电动机的性能特点开关磁阻电动机的性能特点 5、结构简单、成本低、制造工艺简单。6、转矩方向与电流方向无关，从而减少功率转换器的开关器件数，降低了成本。7、损耗小。8、可控参数多、调速性能好。9、适于频繁起动、停止以及正反转运行。开关磁阻电动机开关磁阻电动机LOGO 开关磁阻电动机的控制方法开关磁阻电动机的控制方法 开关磁阻电动机控制系统的可

23、控参数主要有开通角、关断角、相电流幅值以及相绕组的端电压，对这些参数进行单独或组合控制就会产生不同的控制方法，常用的控制方法有角度控制（APC）、电流斩波控制（CCC）、电压控制（VC）三种。开关磁阻电动机开关磁阻电动机LOGO 开关磁阻电动机的控制方法开关磁阻电动机的控制方法 1、角度控制法（APC）。APC是电压保持不变，而对开通角和关断角进行控制，通过对它们的控制来改变电流波形以及电流波形与绕组电感波形的相对位置。在APC控制中，如果改变开通角，而它通常处于低电感区，则可以改变电流的波形宽度、改变电流波形的峰值和有效值大小以及改变电流波形与电感波形的相对位置，这样就会对输出转矩产生很大的

24、影响。开关磁阻电动机开关磁阻电动机LOGO 开关磁阻电动机的控制方法开关磁阻电动机的控制方法 改变关断角一般不影响电流峰值，但可以影响电流波形宽度以及与电感曲线的相对位置，电流有效值也随之变化，因此关断角同样对电动机的转矩产生影响，只是其影响程度没有开通角那么大。具体实现过程中，一般情况下采用固定关断角、改变开通角的控制模式。与此同时，固定关断角的选取也很重要，需要保证绕组电感开始下降时，相绕组电流尽快衰减到零。开关磁阻电动机开关磁阻电动机LOGO 开关磁阻电动机的控制方法开关磁阻电动机的控制方法 对应于每个由转速与转矩确定的运行点，开通角与关断角会有多种组合，因此选择的过程中要考虑电磁功率、

25、效率、转矩脉动及电流有效值等运行指标，来确定相应的最优控制的角度。在系统的控制中，要遵循一个原则，即在电动机制动运行时，应使得电流波形位于电感波形的下降段；而在电动机电动运行时，应使电流波形的主要部分位于电感波形的上升段。开关磁阻电动机开关磁阻电动机LOGO 开关磁阻电动机的控制方法开关磁阻电动机的控制方法 2、电流斩波控制法（CCC）在电流斩波控制方式中，一般使电动机的开通角和关断角保持不变，而主要靠控制斩波电流限的大小来调节电流的峰值，从而起到调节电动机转矩和转速的目的。实现方式有两种：限制电流上下幅值的控制、电流上限和关断时间恒定。开关磁阻电动机开关磁阻电动机LOGO 开关磁阻电动机的控

26、制方法开关磁阻电动机的控制方法 限制电流上下幅值的控制。即在一个控制周期内，给定电流最大值和最小值，使相电流与设定的上下限值进行比较，当大于设定最大值时则控制该相功率开关元件关断，而当相电流降低到设定最小值时，功率开关重新开通，如此反复。开关磁阻电动机开关磁阻电动机LOGO 开关磁阻电动机的控制方法开关磁阻电动机的控制方法开关磁阻电动机开关磁阻电动机LOGO 开关磁阻电动机的控制方法开关磁阻电动机的控制方法 电流上限和关断时间恒定。当相电流大于电流斩波上限值时，就将功率开关元件关断一 段固定的时间再开通。而重新导通的触发条件不是电流的下限而是定时，在每一个控制周 期内，关断时间恒定，但电流下降

27、多少取决于绕组电感量、电感变化率、转速等因素，因此电流下限并不一致。关断时间过长，相电流脉动大，易发生“过斩”；关断时间过短，斩波频率又会较高，功率开关元件开关损耗增大。应该根据电动机运行的不同状况来选择关断时间。开关磁阻电动机开关磁阻电动机LOGO 开关磁阻电动机的控制方法开关磁阻电动机的控制方法 3、电压控制法（VC）。电压控制法与前两种控制方式不同，它不是实时地调整开通角和关断角，而是某相绕组导通阶段，在主开关的控制信号中加入PWM信号，通过调节占空比来调节绕组端电压的大小，从而改变相电流值。具体方法是在固定开通角和关断角的情况下，用PWM信号来调制主开关器件相控信号，通过调节此PWM信

28、号的占空比，以调节加在主开关上驱动信号波形的占空比，从而改变相绕组上的平均电压，进而改变输出转矩。开关磁阻电动机开关磁阻电动机LOGO 开关磁阻电动机的控制方法开关磁阻电动机的控制方法 开关磁阻电动机开关磁阻电动机LOGO 开关磁阻电动机的控制方法开关磁阻电动机的控制方法 开关磁阻电动机双向控制系统的主要目标是实现开关磁阻电动机的双向运行，着重点在于发电/电动状态下的最优控制以及能量回馈问题，不但要让开关磁阻电动机在电动状态下获得优越的调速性能，也要保证其发电状态下的能量回馈。开关磁阻电动机开关磁阻电动机LOGO 开关磁阻电动机开关磁阻电动机LOGO 永磁电动机的分类方法很多，根据输入电动机接

29、线端的波形可分为永磁直流电动机和永磁交流电动机。现有的永磁电动机可分为永磁直流电动机、永磁同步电动机、永磁无刷直流电动机和永磁混合式电动机四类。其中，后三类没有传统直流电动机的电刷和换向器，故统称为永磁无刷电动机。在电动汽车中，永磁同步电动机应用广泛。永磁同步电动机永磁同步电动机LOGO 永磁同步电动机的结构永磁同步电动机的结构 三相永磁同步电动机具有定子三相分布的绕组和永磁转子，在磁路结构和绕组分布上保证反电动势波形为正弦波，为了进行磁场定向控制，输入到定子的电压和电流也为正弦波。根据永磁体在转子上的位置的不同，永磁同步电动机分为内置式永磁同步电动机和外置式永磁同步电动机。永磁同步电动机永磁

30、同步电动机LOGO 永磁同步电动机的结构永磁同步电动机的结构 1、内置式永磁同步电动机。内置式永磁同步电动机按永磁体磁化方向可分为径向式、切向式和混合式三种，在有阻尼绕组情况下。内置式永磁同步电动机转子由于内部嵌入永磁体，导致转子机械结构上的凸极特性。永磁同步电动机永磁同步电动机LOGO 永磁同步电动机的结构永磁同步电动机的结构永磁同步电动机永磁同步电动机LOGO 永磁同步电动机的结构永磁同步电动机的结构 2、外置式永磁同步电动机。外置式永磁同步电动机根据永磁体是否嵌入转子铁心中，可以分为面贴式和插入式两种电动机，面贴式永磁同步电动机的转子永磁体一般为瓦片形，通过合成粘胶粘于转子铁心表面。插入

31、式永磁同步电动机的永磁体嵌入转子铁心中，两永磁体之间的铁心成为铁磁介质突出的部分。永磁同步电动机永磁同步电动机LOGO 永磁同步电动机的结构永磁同步电动机的结构永磁同步电动机永磁同步电动机LOGO 永磁同步电动机的性能特点永磁同步电动机的性能特点 永磁同步电动机的功率因数大、效率高、功率密度大，是一种比较理想的驱动电动机。但正由于电磁结构中转子励磁不能随意改变，导致电动机弱磁困难，调速特性不如直流电动机。目前，永磁同步电动机理论还不如直流电动机和异步电动机完善，还有许多问题需要进一步研究，主要有以下两方面。永磁同步电动机永磁同步电动机LOGO 永磁同步电动机的性能特点永磁同步电动机的性能特点

32、1、电动机效率。永磁同步电动机的低速效率较低，如何通过设计降低低速损耗，减小低速额定电流是目前研究的主要方向之一。永磁同步电动机永磁同步电动机LOGO 永磁同步电动机的性能特点永磁同步电动机的性能特点 2、电动机的弱磁能力。永磁同步电动机由于转子是永磁体励磁，随着转速的升高，电动机电压会逐渐达到逆变器所能输出的电压极限，这时要想继续升高转速只有靠调节定子电流的大小和相位增加直轴去磁电流来等效弱磁提高转速。电动机的弱磁能力大小主要与直轴电抗和反电动势大小有关，但永磁体串联在直轴磁路中，所以直轴磁路一般磁阻较大，弱磁能力较小，电动机反电动势较大时，也会降低电动机的最高转速。永磁同步电动机永磁同步电

33、动机LOGO 永磁同步电动机的驱动特性永磁同步电动机的驱动特性永磁同步电动机永磁同步电动机LOGO 永磁同步电动机的控制永磁同步电动机的控制 永磁同步电动机控制系统可以采用矢量控制（磁场定向控制）、直接转矩控制和恒压频比开环控制等控制方式。永磁同步电动机永磁同步电动机LOGO 永磁同步电动机的控制永磁同步电动机的控制 1、矢量控制 矢量控制的控制原理为：以转子磁链旋转空间矢量为参考坐标，将定子电流分解为相互正交的两个分量，一个与磁链同方向，代表定子电流励磁分量，另一个与磁链方向正交，代表定子电流转矩分量，分别对其进行控制，获得与直流电动机一样良好的动态特性。因其控制结构简单，控制软件容易实现，

34、已被广泛应用到调速系统中。永磁同步电动机永磁同步电动机LOGO 永磁同步电动机的控制永磁同步电动机的控制 2、直接转矩控制直接转矩控制 直接转矩控制不需要传统矢量控制里复杂的旋转坐标变换和转子磁链定向，转矩取代电流称为受控对象，电压矢量则是控制系统里唯一的输入，直接控制转矩和磁链的增加或减小，但是转矩和磁链并不解耦，对电动机模型进行简化处理时，没有PWM信号发生器，控制结构简单，受电动机参数变化影响小，能够获得极佳的动态性能。永磁同步电动机永磁同步电动机LOGO 永磁同步电动机的控制永磁同步电动机的控制 3、恒压频比开环控制恒压频比开环控制 恒压频比开环控制的控制变量为电动机的外部变量，即电压

35、和频率。控制系统将参考电压和频率输入实现控制策略的调整器中，最后由逆变器产生一个交变的正弦电压施加在电动机的定子绕组上，使之运行在指定的电压和参考频率下。按照这种控制策略进行控制，使供电电压的基波幅值随着速度指令成比例地线性增长，从而保持定子磁通的近似恒定。永磁同步电动机永磁同步电动机LOGO 轮毂电动机的驱动方式轮毂电动机的驱动方式 轮毂电动机可分为减速驱动和直接驱动两大类。在减速驱动方式下，电动机一般在高速下运行，而且对电动机的其他性能没有特殊要求，因此可选用普通的内转子电动机。减速机构放置在电动机和车轮之间，起减速和增加转矩的作用。轮毂电动机轮毂电动机LOGO 轮毂电动机的驱动方式轮毂电

36、动机的驱动方式 减速驱动的优点是：电动机运行在高速下，具有较高的功率和效率比；体积小、重量轻；扭矩大、爬坡性能好；能保证汽车在低速运行时获得较大的平稳转矩。不足之处是：难以实现液态润滑、齿轮磨损较快、使用寿命短、不易散热、噪声大。减速驱动方式适合于丘陵或山区，以及要求过载能力大或城区公交车等需要频繁起动停车等场合。轮毂电动机轮毂电动机LOGO 轮毂电动机的驱动方式轮毂电动机的驱动方式 在直接驱动方式下，电动机多采用外转子（即直接将转子安装在轮毂上）。为了使汽车能顺利起步，要求电动机在低速时能提供大的转矩。此外，为了使汽车能够有较好的动力性，电动机需具有较宽的调速范围。轮毂电动机轮毂电动机LOG

37、O 轮毂电动机的驱动方式轮毂电动机的驱动方式 直接驱动的优点有：不需要减速机构，使得整个驱动结构更加简单、紧凑，轴向尺寸也较小，而且效率也进一步提高，响应速度也变快。其缺点是：起步、迎风行驶或爬坡以及承载较大载荷时需要大电流，易损坏电池和永磁体；电动机效率峰值区域很小，负荷电流超过一定值后效率急剧下降。此驱动方式适合用于平路或负荷较轻的场合。轮毂电动机轮毂电动机LOGO 轮毂电动机的优点轮毂电动机的优点 1、动力控制由硬连接改为软连接形式。2、各电动轮的驱动力直接独立可控，使其动力学控制更为灵活、方便。3、容易实现各电动轮的电气制动、机电复合制动和制动能量反馈。4、底架结构大为简化，使整车总布置和车身造型设计的自由度增加。（5）若在采用轮毂电动机驱动系统的四轮电动汽车上导入线控四轮转向技术（4WS），实现车辆转向行驶高性能化，可有效减小转弯半径，甚至实现零转向半径，增加了转向灵便性。轮毂电动机轮毂电动机LOGO 轮毂电动机的优点轮毂电动机的优点 5、若在采用轮毂电动机驱动系统的四轮电动汽车上导入线控四轮转向技术（4WS），实现车辆转向行驶高性能化，可有效减小转弯半径，甚至实现零转向半径，增加了转向灵便性。轮毂电动机轮毂电动机