项目三 驱动电机系统 任务二 认知交流异步电机

新能源汽车技术项目三驱动电机系统任务二认知交流异步电机任务二认知交流异步电机一、交流异步电机的工作原理图3-8为交流异步电机的工作原理图。当异步电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，驱动电机旋转，并且电机旋转方向与旋转磁场方向相同。任务二认知交流异步电机二、交流异步电机的结构异步电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.定子异步电机的定子由定子铁心、定子绕组和机座构成。（1）定子铁心定子铁心是电机磁路的一部分，并在其上放置定子绕组。定子铁心一般由0.35～0.5mm厚的表面具有绝缘层的硅钢片冲制、叠压而成，在铁心的内圆冲有均匀分布的槽，用以嵌放定子绕组。定子铁心槽型有半闭口型槽、半开口型槽和开口型槽3种。（2）定子绕组定子绕组是电机的电路部分，通入三相交流电，产生旋转磁场。定子绕组由3个在空间互隔120°、对称排列的结构完全相同的绕组连接而成，这些绕组的各个线圈按一定规律分别嵌放在定子各槽内。（3）机座机座主要用于固定定子铁心与前后端盖，用以支撑转子并起防护、散热等作用。机座常为铸铁件，大型异步电机则用钢板焊接而成，微型异步电机多采用铸铝件。封闭式电机的机座外面有散热筋以增加散热面积，防护式电机的机座两端盖开有通风孔，使电机内外的空气可直接对流，以利于散热。任务二认知交流异步电机二、交流异步电机的结构2.转子异步电机的转子由转子铁心、转子绕组和转轴组成。（1）转子铁心转子铁心也是电机磁路的一部分，并在铁心槽内放置转子绕组。转子铁心所用材料与定子一样，由0.5mm厚的硅钢片冲制、叠压而成，硅钢片外圆冲有均匀分布的孔，用来安置转子绕组。通常用定子铁心冲落后的硅钢片内圆来冲制转子铁心。一般小型异步电机的转子铁心直接压装在转轴上，大、中型异步电机（转子直径在300～400mm）的转子铁心则借助于转子支架压在转轴上。任务二认知交流异步电机二、交流异步电机的结构（2）转子绕组转子绕组是转子的电路部分，它的作用是切割定子旋转磁场产生感应电动势及电流，并形成电磁转矩而使电机旋转。转子绕组分为笼式转子和绕线式转子两类。（3）转轴转轴用于固定和支撑转子铁心，并输出机械功率。转轴一般使用中碳钢制成。（4）气隙异步电机定子与转子之间有一个小间隙，称为电机气隙。气隙的大小对异步电机的运行性能有很大影响。中小型异步电机的气隙一般为0.2～2mm；功率越大、转速越高，则气隙尺寸越大。任务二认知交流异步电机三、交流异步电机的性能特点新能源汽车用交流异步电机具有以下特点：1）小型轻量化。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。任务二认知交流异步电机四、交流异步电机的控制方法目前对异步电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、效率优化控制等。本节详细介绍处于主流地位的前两种控制方式。1.矢量控制矢量控制也称磁场定向控制，该控制方式实现了交流电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，在提高新能源汽车驱动器的动态性能方面，相对于变频调速控制，磁场定向控制得到了较多关注。因系统具有非线性、多变量、强耦合的变参数特性，很难直接通过外加信号准确控制电磁转矩。矢量控制的基本原理是通过测量和控制异步电机定子电流矢量，根据磁场定向原理分别对异步电机的励磁电流和转矩电流进行控制，从而达到控制异步电机转矩的目的。任务二认知交流异步电机四、交流异步电机的控制方法2.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，简单地通过检测电机定子电压和电流，借助