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『汽车』多种电机在新能源汽车驱动中的应用总结( 五 )


开关磁阻电机还具有在较宽转速和转矩范围内高效运行、控制灵活、可四象运行、响应速度快、成本较低等优点 。 工艺性好 ， 适用于高速 ， 环境适应性强；电机转矩的方向与绕组电流的方向无关；适用于频繁启停以及正反向转换运行；启动电流小 ， 转矩大；可控参数多 ， 调速性能好；具有较强的再生制动能力；定子和转子的材料均采用硅钢片 ， 易于获取和回收利用 。
但开关磁阻电机有转矩波动大、需要位置检测器、系统非线性特性 ， 磁场为跳跃性旋转 ， 控制系统复杂；对直流电源会产生很大的脉冲电流等缺点 。 位置检测器是开关磁阻电动机的关键器件 ， 其性能对开关磁阻电动机的控制操作有重要影响 。 由于开关磁阻电动机为双凸极结构 ， 不可避免地存在转矩波动 ， 噪声是开关磁阻电动机最主要的缺点 。 但近年来的研究表明 ， 采用合理的设计、制造和控制技术 ， 开关磁阻电动机的噪声完全可以得到良好的抑制 。 另外 ， 由于开关磁阻电动机输出转矩波动较大 ， 功率变换器的直流电流波动也较大 ， 所以在直流母线上需要装置一个很大的滤波电容器 。
(3).开关磁阻电动机的控制系统
开关磁阻电动机驱动系统的核心是开关磁阻电动机(SRM) ， 它涉及到电动机 ， 电力电子 ， 微机 ， 控制 ， 光电转换 ， 角度测量等等多学科知识 ， 结构比较复杂 ， 控制系统要求也比较独特 ， 感应电动机和永磁同步电动机的控制方法通常难以满足系统的控制要求 。 目前电动汽车应用较少 。 它的主要研究方向是模型研究 。 由于开关磁阻电机具有明显的非线性特性 ， 系统难于建模 ， 一般的线性控制方式不适于开关磁阻电机系统 。 目前主要利用模糊逻辑控制、神经网络控制等 。
它的控制系统包括功率变换器、控制器和位置传感器及速度检测器等部分 。
①功率变换器
开关磁阻电动机的励磁绕组 ， 无论通过正向电流或反向电流 ， 其转矩方向不变 ， 期换向 ， 每相只需要一个容量较小的功率开关管 ， 功率变换器电路较简单 ， 不会出现直通故障 ， 可靠性好 ， 易于实现系统的软启动和四象限运行 ， 具有较强的再生制动能力 。 成本比交流三相感应电动机的逆变器控制系统要低 。
②控制器
控制器由微处理器、数字逻辑电路等元件组成 。 微处理器根据驾驶员输入的命令 ， 同时对位置检测器、电流检测器所反馈的电动机转子位置 ， 进行分析、处理 ， 并在瞬间做出决策 ， 发出一系列执行命令 ， 来控制开关磁阻电动机适应电动汽车不同条件下运行 。 控制器性能好坏和调节的灵活性 ， 取决于微处理器的软件和硬件的性能配合关系 。
③位置检测器
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 。
5、直流电动机在新能源汽车中的应用
直流电机可分为永磁式直流电机和绕组励磁式电机两种 。 一般小功率采用前者 ，大功率采用后者 ， 下面主要讨论后者 。
(1).直流电动机简介
直流电机:将直流电能转化成机械能（直流电动机）或将机械能转化为直流电能（直流发电机）的旋转电机 。
直流电机的结构应由定和转子两大部分组成 。 直流电机运行时静止不动的部分称为定子 ， 定子的主要作用是产生磁场 ， 由机座、主磁极、换向极、端盖、轴承和电刷装置等组成 。 运行时转动的部分称为转子 ， 其主要作用是产生电磁转矩和感应电动势 ， 是直流电机进行能量转换的枢纽 ， 所以通常又称为电枢 ， 由转轴、电枢铁心、电枢绕组、换向器和风扇等组成 。
有刷直流电动机被广泛用于要求转速可调、调速性能好 ， 以及频繁起动、制动和反转的场合 。
(2).直流电动机的特点
直流电动机有下面的优点：结构简单；具有优良的电磁转矩控制特性 ， 可实现基速以下恒转矩、基速以上恒功率 ， 可满足汽车对动力源低速高转矩、高速低转矩的要求；可频繁快速启动、制动和反转；调速平滑、无级、精确、方便 ， 范围广；抗过载能力强 ， 能够承受频繁的冲击负载；控制方法简单 ， 只需要用电压控制 ， 不需要检测磁极位置 。


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