任务3 三相电机控制原理

新能源汽车电力电子技术,任务3三相电机控制原理,建议课时：2学时,知识目标（1）知道新能源汽车的驱动电机类型；（2）能理解三相永磁同步电机的基本结构与原理；（3）能知道三相永磁同步电机在新能源汽车上的应用；（4）能够通过实训理解三相电机的转速控制原理，及其工作过程；（5）正确规范的使用实训板，养成良好的新能源汽车维修职业素养。,教学目标,学习目录,内容结构,任务导入,电机及其控制系统是新能源汽车的核心部件，决定了汽车行驶的主要性能指标。相比与传统汽车，电机可以在较大的速度范围内高效产生转矩，所以新能源汽车不需要变速器，传动机构更简单，噪音低。本实训通过搭建电路，测量三相电机的控制，学习其基本驱动原理，并通过规范的操作，养成良好的职业素养。,知识链接1：新能源汽车应用驱动电机的种类,知识准备,电机是新能源汽车的核心部件，主要有直流电动机、三相感应电动机、开关磁阻电动机等。直流电动机的主要优点是控制简单而且技术成熟，但因为直流电动机发热严重、机械磨损大等问题难以解决，目前新能源汽车已基本不采用直流电动机。三相感应电动机是现今应用最广泛的电动机，能够实现制动能量回收的功能，而且具有以下优点：效率较高、质量轻、价格便宜和维修方便等。开关磁阻电动机是一种较新型的电动机，具有很多明显的特点，如：结构比较简单和效率高，满足新能源汽车动力性的要求。,知识链接2：三相永磁同步电机的结构,知识准备,永磁同步电机内部的壳体上间隔绕制六匝线圈，对角的两匝线圈为一组，共三组，而且这三组线圈相互错开120排列，如图4-3-1所示。,图4-3-1三相永磁同步电机定子结构,知识链接2：三相永磁同步电机的结构,知识准备,永磁同步电机上的转子使用永久磁铁，如图4-3-2所示，具有转子运动惯量小、运行效率高、功率密度高的优点。永磁同步电机上面没有滑环和电刷，由此电机的工作避免了滑环和电刷磨损造成的故障。但是由于电机的转子使用永磁材料制成，电机在长时间的运作后由于高温、震动的条件下磁力会发生热衰退的现象。,图4-3-2三相永磁同步电机转子结构,知识链接3：三相永磁同步电机的工作原理,知识准备,其中一组线圈通电时，同一组且对角的两匝线圈会产生相异的磁极，吸引着转子朝磁极转动。当给三组线圈依次排列进行通电时，就定子内部就会产生不断旋转的磁场，如图4-3-3所示。因此，在磁场力矩的作用下，转子会跟随磁场的变化而转动。,图4-3-3旋转磁场产生,知识链接3：三相永磁同步电机的工作原理,知识准备,实际的应用上，转子并不是只有一根磁铁，而是多根磁铁嵌入在定子上，转子的外壁就形成了等距离间隔的S极和N极，如图4-3-4所示。此时，三组线圈在三相交流电的通电下，产生旋转的磁场，使得转子稳定的旋转起来。,图4-3-4转子磁极示意图,知识链接4：三相电机的转向控制原理,知识准备,三相电机转子跟随定子产生的旋转磁场转动，通过改变三相线的通电顺序，改变旋转磁场的转动方向，从而实现间接控制转子转向。或者需要改变旋转磁场的方向时，只需将接入的三相线任意两相进行交换，旋转磁场就会向相反的方向旋转。,知识链接5：三相永磁同步电机在新能源汽车上的应用,知识准备,三相永磁同步电机结构如图4-3-5所示，广泛应用于新能源汽车动力系统中，永磁同步电机的转子连接着汽车的复合行星齿轮传动机构，经过减