電動(dòng)機(jī)汽車交流調(diào)速仿真研究畢業(yè)論文(編輯修改稿)
2024-07-24 15:08 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 點(diǎn)是驅(qū)動(dòng)電路復(fù)雜，成本高；相對(duì)永磁電機(jī)而言，異步電機(jī)效率和功率密度偏低。： 雖然各種各樣的驅(qū)動(dòng)用電動(dòng)機(jī)早已研究得很成熟,但它們并不能直接適用于電動(dòng)車,因?yàn)殡妱?dòng)車有其特有的運(yùn)行特點(diǎn),所以所用的電動(dòng)機(jī)必須滿足這些特點(diǎn)才能獲得高性能。電動(dòng)車最顯著的特點(diǎn)是頻繁的起停、加減速，而不是運(yùn)行于某一恒速下。近期電動(dòng)車主要用于在污染比較嚴(yán)重的大中城市市區(qū)固定路線行駛和某些特殊場(chǎng)合,如機(jī)場(chǎng)、車站、碼頭、倉(cāng)庫(kù)、遂道和旅游區(qū)域等地方。人們對(duì)電動(dòng)車的1次充電行駛距離和最高時(shí)速有一定要求,但要求不是很高。一般1次充電行駛50～100km,最高時(shí)速在100kmh以內(nèi)就可滿足要求。從長(zhǎng)遠(yuǎn)看,電動(dòng)車要取代燃油汽車,它的性能必須可與燃油汽車相比,所以它的1次充電行駛距離和最高時(shí)速都要大大提高。另外,可靠性和價(jià)格也是人們比較關(guān)注的問題。 本章小結(jié) 本章主要概括了電動(dòng)汽車用電機(jī)的種類，有無刷有齒輪減速用電機(jī)無刷直流電動(dòng)機(jī)輪轂式無齒輪傳動(dòng)有刷直流電動(dòng)機(jī)。以及電動(dòng)汽車用電機(jī)的特點(diǎn)，和電動(dòng)汽車的發(fā)展趨勢(shì)和現(xiàn)狀，電動(dòng)汽車用電機(jī)研究水平逐漸成熟，同時(shí)也能在不斷提高其性能。25第二章 異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速理論 隨著交流傳動(dòng)系統(tǒng)的飛速發(fā)展,交流調(diào)速系統(tǒng)正以良好的動(dòng)態(tài)、靜態(tài)性能廣泛應(yīng)用于業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域，打破了過去傳動(dòng)領(lǐng)域內(nèi)直流調(diào)速系統(tǒng)所占的統(tǒng)治地位。二十二世紀(jì)將是交流調(diào)速占統(tǒng)治的時(shí)代。七十年代初，矢量控制技術(shù)提出以后，交流電機(jī)控制系統(tǒng)的性能不斷得到改善。目前，PWM供電的交流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)在中小功率電氣傳動(dòng)領(lǐng)域中得到廣泛的應(yīng)用。由于控制理論上的突破和電力電子技術(shù)的迅猛發(fā)展，變頻調(diào)速裝置和交流調(diào)速的發(fā)展十分迅速。 齒1980年8月東芝公司為日本大同特殊鋼公司星崎鋼廠二重式可軋機(jī)提供的晶閘管交一交變頻器供電的籠型異步電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)投產(chǎn)，額定功率180OkW，在世先采用矢量變換控制原理實(shí)現(xiàn)了大容量交流電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)，揭開了大容量、高性能交流傳動(dòng)系統(tǒng)工業(yè)應(yīng)用的序幕。15年來,大容量交流傳動(dòng)系統(tǒng)的容量不斷擴(kuò)大,性能不斷提高,其發(fā)展方向是多品種、數(shù)字化控制、提高性能指標(biāo)和擴(kuò)大單機(jī)容量。在控制技術(shù)方面，新的大容量交流傳動(dòng)系統(tǒng)大都采用多微處理機(jī)(CPU)全數(shù)字化控制。多CPU及高速數(shù)字信號(hào)處理器DSP的應(yīng)用大大提高了計(jì)算和處理速度，不但能夠快速完成多任務(wù)，而且促使諸如狀態(tài)觀廁器、參數(shù)估計(jì)器、仿真器、非線性解禍等現(xiàn)代控制理論和技術(shù)的實(shí)用化，大大提高了系統(tǒng)的控制性能。 習(xí)慣上把60k0w以下的變頻調(diào)速系統(tǒng)劃分為中、小容量范圍。中、小容量變頻裝置發(fā)展的特點(diǎn)是通用化、系列化和規(guī)?；a(chǎn)。「1本是世界上變頻器產(chǎn)量最大的國(guó)家，中、小容量變頻器在中國(guó)的市場(chǎng)也最大。以富士、三肯公司最早,其后很多公司的產(chǎn)品也先后進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng)。歐美不少?gòu)S家的產(chǎn)品也進(jìn)入了中國(guó)市場(chǎng),如美國(guó)AB公司，英國(guó)的CT公司，德國(guó)的Siemens公司，歐洲的ABB公司、AEG公司等。中、小容量變頻器兒一乎全都采用一極管整流`自關(guān)斷器件逆變的交一直一交電壓型變頻控制方式，輸出正弦波電流。一最新的產(chǎn)品全都采用微機(jī)全數(shù)字化控制。通用化是中、小容量變頻器最突出的特點(diǎn)，其表現(xiàn)為:,中、小容量變頻器l王朝著小型化、低噪聲、智能化和高性能的方向發(fā)展。IGBT的開關(guān)頻率可以超過20kHz，可以使變頻器輸出電流的諧波很小并實(shí)現(xiàn)靜音。專用集成電路、現(xiàn)場(chǎng)可編程門列陣以及計(jì)算機(jī)一電路一體化的智能功率模塊器件的應(yīng)用，使變頻器的體積大大減小。已制成了將控制器、驅(qū)動(dòng)電路、功率變流器集成為一體的微型變頻器，如日本富士公司的KST系列和三菱公司的FRZ系列變頻器。美國(guó)一家公司最近推出的變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)己將變頻器裝入電動(dòng)機(jī)中，成為真正的智能電機(jī)。 異步電機(jī)采用變頻調(diào)速技術(shù)后，調(diào)速范圍廣，調(diào)速時(shí)因滑差功率不變而附加能量損失，是一種性能優(yōu)良的高效調(diào)速方式，是交流電機(jī)調(diào)速傳動(dòng)發(fā)展的主要方向。 一變頻調(diào)速控制理論技術(shù)的發(fā)展主要由標(biāo)量控制向高動(dòng)態(tài)性能的矢量控制與直接轉(zhuǎn)矩控制發(fā)展和無速度傳感器的矢量控制和直接轉(zhuǎn)矩控制方面發(fā)展。 變頻調(diào)速出現(xiàn)的早期,電機(jī)控制技術(shù)主要是恒壓頻比控制,即電壓與頻率協(xié)調(diào)控制來實(shí)現(xiàn)調(diào)速，對(duì)動(dòng)態(tài)性能要求不高的場(chǎng)合,此種控制方式可以實(shí)現(xiàn)高效率的調(diào)速。但是當(dāng)異步電動(dòng)機(jī)用于乳鋼機(jī)、數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人、載客電梯等高性能調(diào)速系統(tǒng)和伺服系統(tǒng)時(shí)，系統(tǒng)需要較高的動(dòng)態(tài)性能,僅靠恒壓頻比控制不能達(dá)到要求,因此國(guó)內(nèi)外學(xué)者針對(duì)這種情況進(jìn)行了大量的學(xué)術(shù)研究。 二十世紀(jì)八十年代中期，德國(guó)魯爾大學(xué)的教授又提出一種稱為直接轉(zhuǎn)矩控制的交流電機(jī)控制理論。隨后日本的教授等人也提出了類似的控制理論并取得良好的控制效果。 近十多年,各國(guó)學(xué)者和研究部門致力于無速度傳感器控制系統(tǒng)的研究利用檢測(cè)的定子電壓、電流來對(duì)速度進(jìn)行估量計(jì)算，減少了速度傳感器的使用使整個(gè)控制系統(tǒng)更加可靠、經(jīng)濟(jì)。目前已經(jīng)研制出了無速度傳感器直接轉(zhuǎn)矩控制和矢量控制系統(tǒng)的實(shí)用產(chǎn)品。近幾年來，智能控制研究比較活躍,并在很多領(lǐng)域得到了推廣和應(yīng)用，典型的如模糊自尋優(yōu)控制、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制和基于專家系統(tǒng)的控制等。 隨著高頻化、大容量、綠色化的新型電力電子器件如雨后春 般涌現(xiàn),變頻技術(shù)也有了快速的飛躍。 二十世紀(jì)六十年代中期，由普通晶鬧管、小功率晶體管構(gòu)成的方波形逆變器進(jìn)入了實(shí)用化七十年代后，全控型高頻率 關(guān)器件的發(fā)展為PWM(脈寬調(diào)制)控制技術(shù)做了鋪塾,此后PWM逆變器、SPWM逆變器的應(yīng)用得以推廣，然而任何事物都不可能十全十美,SPWM逆變器也一樣,隨著人們的使用逐漸發(fā)覺SPWM控制的逆變器直流饋電利用率低、并產(chǎn)生一些對(duì)電機(jī)不利的高次諧波,為了克服這些缺點(diǎn)及滿足人們的要求,不少學(xué)者又研究出SVPWM(空間矢量脈寬調(diào)制)控制策略，SVPWM控制的逆變器是通過空間電壓矢量的方法來控制構(gòu)成逆變器的全控器件的導(dǎo)通與關(guān)斷 電流跟蹤型PWM逆變器是電流控制型的電壓源逆變器,現(xiàn)在廣泛使用的電流跟蹤型PWM逆變器主要有三角波比較方式的電流跟蹤型PWM逆變器和滯環(huán)電流跟蹤型PWM逆變器，他們具有電流動(dòng)態(tài)響應(yīng)快、實(shí)現(xiàn)方便。 輸出電流包含諧波少等特點(diǎn)。目前隨著器件開關(guān)頻率的提高，并借助于控制模式的優(yōu)化以消除指定諧被，己使PWM逆變器的輸出波形比較接近正弦波，但在電網(wǎng)側(cè),盡管用不可控整流器取代了相控整流器，使基波功率因數(shù)提高了，然而還存在較大的電流諧波分量,總的功率因數(shù)沒有得到提高，所以消除對(duì)電網(wǎng)的諧波污染和實(shí)現(xiàn)單位功率因數(shù)是變頻技術(shù)不可回避的問題。 對(duì)于大功率PWM逆變器來說,其工作頻率的提高會(huì)受開關(guān)損耗的限制，因?yàn)檫@類逆變器的工作頻率主要取決于開關(guān)損耗，并且開關(guān)的過程伴隨電磁干擾。對(duì)此人們開始研究軟開關(guān)技術(shù)，將其應(yīng)用到逆變器中，像諧振型逆變器，它運(yùn)用諧振技術(shù)使功率器件正好在零電壓或零電流下導(dǎo)通或關(guān)斷，這樣使得開關(guān)損耗幾乎變?yōu)榱?，工作頻率得到很大提高,是一種很有發(fā)展?jié)摿Φ淖冾l器。 隨著變頻器的廣泛應(yīng)用其可靠性也是大家關(guān)注的重點(diǎn)，如在航空航天、軍事船舶等領(lǐng)域，當(dāng)逆變器驅(qū)動(dòng)的系統(tǒng)出現(xiàn)故障后,希望能自動(dòng)排除故障而繼續(xù)運(yùn)行。要想達(dá)到這一目的，必須對(duì)逆變器供電的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提出更高的要求。目前人們根據(jù)變頻器故障檢測(cè)與診斷方法的分析正致力于研究具有容錯(cuò)設(shè)計(jì)的變頻器，將容錯(cuò)技術(shù)應(yīng)用到變頻器內(nèi)部的功率器件中，對(duì)提高系統(tǒng)可靠性、工業(yè)生產(chǎn)和航空航天事業(yè)具有重要意義。目前變頻調(diào)速已經(jīng)成為異步電機(jī)最重要的調(diào)速方式，在很多領(lǐng)域都獲得了廣泛的應(yīng)用，隨著一些新技術(shù)新理論在異步電機(jī)變頻調(diào)速中的應(yīng)用，如矢量控制、直接轉(zhuǎn)矩控制、無速度傳感器技術(shù)等，它將向更高性能
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