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详解纯电动汽车电力驱动系统
来源:本站收集  作者:佚名  2013-12-22 09:12:19

    2.3.3开关磁阻电动机的转速控制
    如图3所示,开关磁阻电动机转速控制系统主要由开关磁阻电动机(SRM )、功率变换器、电子控制器、位置检测器、电流检测器等构成。功率变换器的作用是将动力电池提供的能量经适当转换后提供给开关磁阻电动机,由动力电池或交流电整流后得到的直流电供电。由于SRM绕组电流是单向的,使得其功率变换器主电路不仅结构较简单,而且相绕组与主开关器件是串联的,因而可防止短路故障。电子控制器综合处理速度指令、速度反馈信号即电流传感器、位置传感器的反馈信息,控制功率变换器中主开关器件的工作状态,实现对SRM运行状态的控制。开关磁阻电动机需要高精度的位置检测器,来为控制系统提供电动机转子的位置、转速和电流的变化信号,并要求有较高的开关频率以降低开关磁阻电动机的噪声。

    2.3.4永磁同步电动机的转速控制
    永磁同步电动机的调速主要通过改变供电电源的频率来实现。目前常用的变频调速方式有转速闭环恒压频比控制(v/f )、转差频率控制、基于磁场定向的矢量控制以及直接转矩控制。
    转速闭环恒压频比控制(v/f)是一种最常用的变频调速控制方法,该方法之通过控制v/f恒定,使磁通保持不变,并以控制转差频率来控制电动机的转矩和转速。这种控制方法低速带载能力不强,须对定子压降实行补偿,因该控制方法只控制了电动机的气隙磁通,不能调节转矩,故性能不高。但该方法实现简单、稳定可靠、调速方便。
    转差频率控制的优点在于频率控制环节的输入时转差信号,而频率信号是由转差信号与实际转速信号相加后得到的,这样,在转速变化过程中,实际频率随着实际转速同步地上升或者下降。尽管转差频率控制能够在一定程度上控制电动机的转矩,但它依据的只是稳态模型,并不能真正控制动态过程中的转矩,从而得不到很理想的动态控制性能。
    基于磁场定向的矢量控制理论的提出使交流电动机控制理论得到一次质的飞跃,其基本思想为: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。分别对他们进行控制可获得像直流电动机一样良好的动态特性。因其控制结构简单,控制软件实现较容易,已被广泛应用到电动机的调速控制系统中。但矢量控制方法在实现时要进行复杂的坐标变换,并须准确观测转子磁链,而且对电动机的参数依赖性很大,难以保证完全解祸,使控制效果大打折扣。矢量控制的优点在于调速范围宽,动态性能较好。不足之处是按转子磁链定向会受电动机参数变化的影响而失真,从而降低了系统的调速性能,解决方法是采用智能化调节器可以提高系统的调速性能和鲁棒性。
    直接转矩控制(DTC )采用的是按一定规则从预制的开关表中选取近似合适的电压空间矢量对电动机转矩和磁链进行控制,由于所选的空间矢量有限,会不同程度地导致直接转矩控制系统出现较大的磁链和转矩脉动,在一个控制周期内,通过相邻基本电压矢量和零矢量合成,得到所需的任意电压矢量,实现电压矢量的线性连续可调,达到对电动机磁链和转矩更精确的控制,从而降低转矩脉动。

    3 电动机逆变器
    电动机逆变器的作用是将动力电池的直流电通过功率元件转换为三相交流电,向交流电动机供电。
    在交一直一交变频调速系统中,由于直流环节的滤波方式不同,电动机逆变器可分为电压型和电流型两种基本类型,脉宽调制(PWM)型在本质上也可归纳为电压型或电流型。电压型电动机逆变器的中间环节设置电容,以维持中间直流电压恒定。电动机逆变器的输出电流波形由电压波形与电动机的感应电动势之差决定,其幅值和相位取决于电动机负载。电流型电动机逆变器的特点是中间直流环节的能量由电感线圈传递。在这种系统中,中间回路的电流近似恒定,电动机逆变器输出平直的矩形波电流,电动机逆变器的电压波形则取决于电动机的感应电动势,幅值与相位随负荷而变。由于电压型和电流型电动机逆变器的结构和功能不同,因而对电动机参数的要求不同。

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