第4章 电动汽车的驱动电动机及其调速控制方式

1、第第4章章 电动汽车的驱动电动机电动汽车的驱动电动机 及其调速控制方式及其调速控制方式4.14.24.1 电动汽车的驱动电动机1. 电动汽车驱动系统对电动机要求2. 电动汽车驱动电动机的分类4.1.1 4.1.1 电动汽车驱动电动机的分类及选择电动汽车驱动电动机的分类及选择图4-1 电动汽车驱动电动机的分类4.1 电动汽车的驱动电动机3. 驱动系统电动机的选择表4-3 电动汽车常用驱动电动机性能比较项目直流电动机感应电动机永磁电动机开关磁阻电动机功率范围宽宽窄很宽功率密度低中高较高峰值效率/%85899095959790负荷效率/%8087909285977886转速范围较宽较宽宽很宽转矩/电

2、流比中中高高质量重中轻轻成本/（美元/kW）108101015810外形尺寸大中小小可靠性一般好优秀好调速控制性能最好好好好控制器成本低高高一般4.1 电动汽车的驱动电动机 分类2. 特点及注意事项3. 调速控制理论基础4.1.2 4.1.2 直流电动机直流电动机4.1 电动汽车的驱动电动机图4-2 直流他励电动机的等效电路4.1 电动汽车的驱动电动机图4-3 各种直流电动机的速度转矩特性4.1 电动汽车的驱动电动机图4-4 电动汽车所需的理想特性曲线4.1 电动汽车的驱动电动机 分类2. 性能特点3. 三相异步感应电动机的转矩与机械特性4.1.3 4.1.3 交流异步电动机交流异步电动机4.

3、1 电动汽车的驱动电动机图4-5 三相异步电动机的机械特性 4.1 电动汽车的驱动电动机图4-6 相电压U1对转矩与转速的关系曲线的影响4.1 电动汽车的驱动电动机图4-9 不同的电压幅值和频率下的转矩与转速的关系曲线4.1 电动汽车的驱动电动机4. 三相异步感应电动机产品举例图4-10 西门子公司PV系列感应电动机的机械特性曲线4.1 电动汽车的驱动电动机 永磁电动机分类2.永磁材料及其性能3. PM电动机（永磁电动机）的结构4.1.4 4.1.4 永磁无刷电动机永磁无刷电动机4.1 电动汽车的驱动电动机图4-11 PM电动机的各种转子结构4.1 电动汽车的驱动电动机图4-13 混合励磁式同

4、步电动机4.1 电动汽车的驱动电动机4. PM电动机的特点5. 永磁磁阻同步电动机的机械特性6. 应用举例7. 数学模型4.1 电动汽车的驱动电动机图4-15 SPM的等效电路4.1 电动汽车的驱动电动机图4-16 IPM的等效电路4.1 电动汽车的驱动电动机 磁阻电动机的分类2. 开关磁阻电动机的基本结构与原理3. 开关磁阻电动机的特点4. 开关磁阻电动机调速控制理论基础4.1.5 4.1.5 开关磁阻电动机开关磁阻电动机4.1 电动汽车的驱动电动机图4-18 转矩产生原理4.1 电动汽车的驱动电动机图4-19 特性图i4.1 电动汽车的驱动电动机5. 开关磁阻电动机的机械特性图4-20 开

5、关磁阻电动机的机械特性4.1 电动汽车的驱动电动机1. 磁阻电动机共同的优点（1）转子中没有磁铁和绕组，所以发热少，冷却容易；（2）材料为容易获得的硅钢板，有可能实现大批量生产；（3）高速情况下的运转是可能的，由于有凸极性，可以用电子的方法从电压电流等量中推定出转子的旋转角度，极低速情况下可以实现无传感器的运转等。4.1.6 4.1.6 电动汽车驱动电动机的发展前景电动汽车驱动电动机的发展前景4.1 电动汽车的驱动电动机2. 磁阻电动机共同的缺点（1）如果不减小气隙，就得不到高效率和高的功率因数；（2）当磁通量的变化剧烈时就会产生磁性噪声；（3）此外，在高振动环境中，如果气隙小就容易出问题。4

6、.2 电动汽车驱动电动机调速控制方式 直流电动机的机械特性数学方程式2. 直流电动机的调速控制方式4.2.1 4.2.1 直流电动机的调速控制方式直流电动机的调速控制方式图4-21 电枢电压与磁极磁通量配合调节时的电动机特性4.2 电动汽车驱动电动机调速控制方式 变压变频控制4.2.2 4.2.2 交流异步电动机的调速控制方式交流异步电动机的调速控制方式图4-22 变压变频控制的异步电动机系统框图4.2 电动汽车驱动电动机调速控制方式2. 矢量控制图4-24 与转子磁链同步旋转的 坐标系xy4.2 电动汽车驱动电动机调速控制方式图4-25 与转子磁链同步旋转的 坐标系4.2 电动汽车驱动电动机

7、调速控制方式3. 直接转矩控制图4-27 直接转矩控制异步电动机的系统框图4.2 电动汽车驱动电动机调速控制方式4. 自适应控制图4-28 感应电动机的模型参考自适应控制系统框图4.2 电动汽车驱动电动机调速控制方式5. 滑模控制图4-30 感应电动机的滑模控制系统框图4.2 电动汽车驱动电动机调速控制方式6. 效率优化控制图4-31感应电动机的效率优化磁场定向控制系统框图4.2 电动汽车驱动电动机调速控制方式 矢量控制（1）id = 0控制（2）最大转矩/电流比控制（3）弱磁控制4.2.3 4.2.3 永磁同步电动机的调速控制方式永磁同步电动机的调速控制方式4.2 电动汽车驱动电动机调速控制方式2. 直接转矩控制3. 恒压频比开环控制图4-32 PMSM直接转矩控制系统结构4.2 电动汽车驱动电动机调速控制方式1. 角度控制法（APC）2. 电流斩波控制法（CCC）（1）限制电流上下幅值的控制（2）电流上限和关断时间恒定4.2.4 4.2.4 开关磁阻电动机的调速控制方式开关磁阻电动机的调速控制方式4.2 电动汽车驱动电动机调速控制方式3. 电压控制法（VC）4. 组合控制（1）高速与低速电流斩波控制组合（2）变角度电压PWM控制组