無(wú)刷直流電機(jī)在汽車電動(dòng)空調(diào)中的應(yīng)用(編輯修改稿)
2024-07-23 15:48 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 功率等級(jí)、可靠性等都得到了極大的提高和改善。無(wú)刷直流電機(jī)技術(shù)已經(jīng)在許多領(lǐng)域得到的實(shí)際應(yīng)用，并表現(xiàn)出了良好的性能。與傳統(tǒng)直流電機(jī)相比，無(wú)刷直流電機(jī)不能直接加電工作，電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)必須通過(guò)一個(gè)電力電子器件構(gòu)成的逆變橋來(lái)控制電機(jī)的電壓、電流和各相繞組的導(dǎo)通相序。因而，使用無(wú)刷技術(shù)的電動(dòng)空調(diào)系統(tǒng)豐要由壓縮機(jī)、電機(jī)和電子控制單元(Ecu)三個(gè)部件組成。電機(jī)驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)，而Ecu控制電機(jī)的運(yùn)行，圖3給出了一種系統(tǒng)組成示意圖。在電動(dòng)空調(diào)Ecu方面，主要有二種解決方案，一是全硬件的無(wú)刷直流電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路，這種方案的系統(tǒng)響應(yīng)快，電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但電路功能有限，可擴(kuò)展性和通用性較差。目前在電動(dòng)空調(diào)上的趨勢(shì)是采用基于DsP或微處理器的控制電路，實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的控制和調(diào)速，系統(tǒng)的靈活、可適用性強(qiáng)，同時(shí)也使一些高性能的先進(jìn)控制策略的實(shí)現(xiàn)成為可能。對(duì)于圖3所示的三相永磁電動(dòng)機(jī)，常采用三相六狀態(tài)120o導(dǎo)通的控制模式。這種控制模式具有平均轉(zhuǎn)矩大，轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)小，電流利用率高等特點(diǎn)。圖4給出了在這種控制模式下的三相導(dǎo)通順序圖以及相對(duì)應(yīng)的定子空間磁動(dòng)勢(shì)矢量示意圖。圖4a所示為360o電角度下電機(jī)ABc三相及六個(gè)功率器件的導(dǎo)通順序。每一相導(dǎo)通時(shí)，不論是這一相對(duì)應(yīng)的上橋還是下橋，導(dǎo)通時(shí)間均為120o電角度。以A相為例，當(dāng)VTl導(dǎo)通時(shí)，B相的下橋VT6導(dǎo)通，且正處于其120。導(dǎo)通時(shí)間的后60o，對(duì)應(yīng)的空間磁動(dòng)勢(shì)矢量為Fs1，位置如圖4b所示。60。之后，VTl繼續(xù)導(dǎo)通，但VT6關(guān)斷，同時(shí)c相下橋的vT2導(dǎo)通，即B c換相，同時(shí)磁動(dòng)勢(shì)矢量從Fs1跳變到Fs2。再經(jīng)過(guò)60o，vTl導(dǎo)通時(shí)間滿120o，vTl關(guān)斷，A相結(jié)束導(dǎo)通，同時(shí)B相上橋VT3導(dǎo)通，AB換相。此時(shí)磁動(dòng)勢(shì)矢量從Fs2跳變到Fs3。以此類推，B相進(jìn)行接下來(lái)的120o持續(xù)導(dǎo)通，然后是c相，最后又回到A相。經(jīng)過(guò)6個(gè)狀態(tài)循環(huán)之后，空間磁動(dòng)勢(shì)矢量對(duì)應(yīng)旋轉(zhuǎn)360o電角度，又回到Fs1。在這個(gè)過(guò)程中，每一相導(dǎo)通時(shí)均持續(xù)120o，經(jīng)歷兩個(gè)狀態(tài)。在調(diào)速方面，由于大多數(shù)無(wú)刷直流電機(jī)采用釹鐵硼作為永磁材料，通常可以忽略電樞反應(yīng)的影響而假定磁通為常數(shù)，于是電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩與相繞組導(dǎo)通期間的平均電流成正比關(guān)系。這樣，可以通過(guò)控制相電流對(duì)電機(jī)進(jìn)行調(diào)速。一般采用PwM控制方法，可以很方便的通過(guò)改變占空比進(jìn)行線性調(diào)速。與調(diào)速性能緊密相關(guān)的轉(zhuǎn)矩方面，對(duì)于無(wú)刷直流電機(jī)來(lái)說(shuō)，轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)經(jīng)常會(huì)引起噪音和振動(dòng)的問(wèn)題，引起轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的因素主要有：齒槽轉(zhuǎn)矩、磁通畸變、諧波、相電流換相等。而相應(yīng)的抑制方法也有很多的研究，如轉(zhuǎn)矩動(dòng)態(tài)抑制、重疊換相、滯環(huán)比較等都得到了不同程度的驗(yàn)證。由上述敘述可以看到，無(wú)刷直流電機(jī)在電動(dòng)空調(diào)上的應(yīng)用是有一定優(yōu)勢(shì)的：由于采用了永磁電機(jī)的結(jié)構(gòu)，尤其是高磁能積稀土永磁，使電機(jī)效率高而體積小，這有利于在汽車等結(jié)構(gòu)緊湊，安裝空間相對(duì)狹小的設(shè)備上安裝；無(wú)刷直流電機(jī)可以很方便地實(shí)現(xiàn)線性調(diào)速，加速度大，空調(diào)反應(yīng)迅速，這有利于空調(diào)系統(tǒng)根據(jù)需要調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速，控制制冷量，節(jié)約能源；相對(duì)永磁同步電機(jī)，無(wú)刷直流電機(jī)又具有可靠性高，起動(dòng)力矩大的特點(diǎn)，同時(shí)系統(tǒng)效率也得到了提高。但是，無(wú)刷直流電機(jī)技術(shù)的應(yīng)用還存在著相當(dāng)困難。(1)
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