【正文】 第 80 頁 謝 謝！ 演講完畢，謝謝觀看！ 。 第 79 頁 輪轂電機驅(qū)動系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù) ? （ 1）輪轂電機系統(tǒng)集驅(qū)動、制動、承載等多種功能于一體，優(yōu)化設(shè)計難度大； ? （ 2）車輪內(nèi)部空間有限，對電機功率密度性能要求高，設(shè)計難度大； ? （ 3）電機與車輪集成導致非簧載質(zhì)量較大，惡化懸架隔振性能，影響不平路面行駛條件下的汽車操控性和安全性。 ? （ 4）底架結(jié)構(gòu)大為簡化，使整車總布置和車身造型設(shè)計的自由度增加，若能將底架承載功能與車身功能分離，則可實現(xiàn)相同底盤不同車身造型的產(chǎn)品多樣化和系列化，從而縮短新車型的開發(fā)周期，降低開發(fā)成本。 ? （ 2）各電動輪的驅(qū)動力直接獨立可控，使其動力學控制更為靈活、方便；能合理控制各電動輪的驅(qū)動力，從而提高惡劣路面條件下的行駛性能。和其它驅(qū)動形式的電動汽車相比，輪轂電機驅(qū)動式電動汽車在動力源配置、底盤結(jié)構(gòu)等方面有其獨特的技術(shù)特征和優(yōu)勢，具體體現(xiàn)在以下幾個方面： ? （ 1）動力控制由硬連接改為軟連接型式。減速機構(gòu)布置在電動機和車輪之間，起減速和增矩的作用，保證電動汽車在低速時能夠獲得足夠大的轉(zhuǎn)矩。 第 76 頁 輪轂電機驅(qū)動方式 ? 減速驅(qū)動方式如圖所示，采用高速內(nèi)轉(zhuǎn)子電動機，適合現(xiàn)代高性能電動汽車的運行要求。 ? 直接驅(qū)動方式如圖所示，采用低速外轉(zhuǎn)子電動機，輪轂電機與車輪組成一個完整部件總成，電機布置在車輪內(nèi)部，直接驅(qū)動車輪帶動汽車行駛。其特點如下： ? （ 1）無刷永磁同步電機可采用圓柱形徑向磁場結(jié)構(gòu)或盤式軸向磁場結(jié)構(gòu)，具有較高的功率密度和效率以及寬廣的調(diào)速范圍，發(fā)展前景十分廣闊，已在國內(nèi)外多種電動汽車中獲得應(yīng)用； ? （ 2）感應(yīng)（異步）電機結(jié)構(gòu)簡單、堅固耐用、成本低廉、運行可靠，轉(zhuǎn)矩脈動小，噪聲低，不需要位置傳感器，轉(zhuǎn)速極限高；缺點是驅(qū)動電路復雜，成本高，相對永磁電機而言，異步電機效率和功率密度偏低； ? （ 3）開關(guān)磁阻式電機具有結(jié)構(gòu)簡單，制造成本低廉，轉(zhuǎn)速 /轉(zhuǎn)矩特性好等特點，適用于電動汽車驅(qū)動；缺點是設(shè)計和控制非常困難和精細，運行噪聲大。軸向磁通電機的結(jié)構(gòu)更利于熱量散發(fā)，并且它的定子可以不需要鐵心；徑向磁通電機定轉(zhuǎn)子之間受力比較均衡，磁路由硅鋼片疊壓得到，技術(shù)更簡單成熟。輪轂電機驅(qū)動系統(tǒng)根據(jù)電機的轉(zhuǎn)子型式主要分成兩種結(jié)構(gòu)形式：內(nèi)轉(zhuǎn)子型和外轉(zhuǎn)子型。 第 71 頁 開關(guān)磁阻電動機的控制 ? 根據(jù)系統(tǒng)性能要求的不同，控制電路的具體結(jié)構(gòu)形式會有很大差異，但一般均應(yīng)包含以下功能： ? 1) 用于接受外部指令信號，如起動、轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)向信號的操作電路； ? 2) 用于給定量與控制量相比較，并按規(guī)定算法計算出控制參數(shù)的調(diào)節(jié)量的調(diào)節(jié)器電路； ? 3) 用于決定控制電路的工作邏輯，如正反轉(zhuǎn)相序邏輯、高低速控制方式的工作邏輯電路； ? 4) 用于檢測系統(tǒng)中的有關(guān)物理量，如轉(zhuǎn)速、角位移、電流和電壓的傳感器電路； ? 5) 用于當系統(tǒng)中某些物理量超過允許值時，采取相應(yīng)保護措施的保護電路，如過壓保護和過流保護； ? 6) 用于控制各被控量信號的輸出電路，如控制功率開關(guān)器件的導通與關(guān)斷； ? 7) 用于指示系統(tǒng)的工作狀況和參數(shù)狀態(tài)顯示電路，如指示電動機轉(zhuǎn)速、指示故障保護情況的顯示。如高速角度控制和低速電流斬波控制組合，變角度電壓斬波控制和定角度電壓斬波控制等。 第 70 頁 開關(guān)磁阻電動機的控制 ? 電壓控制的優(yōu)點在于，它通過調(diào)節(jié)繞組電壓的平均值進而調(diào)節(jié)電流，因此可用在低速和高速系統(tǒng)，且控制簡單，但它的調(diào)速范圍有限。而雙管斬波方式中，兩個開關(guān)管同時導通和關(guān)斷，對電壓進行斬波控制。 ? 按照續(xù)流方式的不同，分為單管斬波和雙管斬波方式。通過調(diào)節(jié) PWM波的占空比，來調(diào)整加在繞組兩端電壓的平均值，進而改變繞組電流的大小，實現(xiàn)對轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)。 ? 然而，由于電流的峰值受到了限制，當電動機轉(zhuǎn)速在負載的擾動作用下發(fā)生變化時，電流的峰值無法做出相應(yīng)的改變，使得系統(tǒng)的特性比較軟，因此系統(tǒng)在負載擾動下的動態(tài)響應(yīng)很緩慢。 ? 目前常用的有兩種方案：對電流上、下限進行限制的控制，及限制電流上限值和恒定關(guān)斷時間的控制。 第 68 頁 開關(guān)磁阻電動機的控制 ? ? 根據(jù)電動勢平衡方程式可知，電動機低速運行特別是啟動時，旋轉(zhuǎn)電動勢引起的壓降很小，相電流上升快，為避免過大的電流脈沖對功率開關(guān)器件及電動機造成損壞，需要對電流峰值進行限定，因此，可采用電流的斬波控制，獲取恒轉(zhuǎn)矩的機械特性。 ? 根據(jù)上面的分析可知，此法不適于低速場合。因此，可以用控制開通角、關(guān)斷角的方式來使電動機運行在不同的狀態(tài)。 第 67 頁 開關(guān)磁阻電動機的控制 ? 根據(jù) SRM的轉(zhuǎn)矩特性分析可知，當電流波形主要位于電感的上升區(qū)時，產(chǎn)生的平均電磁轉(zhuǎn)矩為正，電動機運行在電動狀態(tài)；當電流波形主要位于電感的下降段時，產(chǎn)生的平均電磁轉(zhuǎn)矩為負，電動機工作在制動狀態(tài)。而關(guān)斷角一般不影響電流的峰值，但可改變電流波形的寬度及其與電感曲線的相對位置，進而改變電流的有效值。 ? 因為開通角和關(guān)斷角都可調(diào)節(jié)，角度位置控制可分為：變開通角、變關(guān)斷角和同時改變開通角及關(guān)斷角三種方式。 第 66 頁 開關(guān)磁阻電動機的控制 ? (APC) ? 角度位置控制是在加在繞組上的電壓一定的情況下，通過改變繞組上主開關(guān)的開通角和關(guān)斷角，來改變繞組的通、斷電時刻，調(diào)節(jié)相電流的波形，實現(xiàn)轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制。圖中， Sl、 S2是電子開關(guān)； VD VD2是二極管， U是直流電源。 第 63 頁 開關(guān)磁阻電動機的結(jié)構(gòu)與特點 ? 由于開關(guān)磁阻電動機的特殊結(jié)構(gòu)和工作方式，也存在一些缺點： ? (1) 轉(zhuǎn)矩脈動現(xiàn)象較大； ? (2) 振動和噪聲相對較大，特別是在負載運行的時候； ? (3) 電動機的出線頭相對較多，還有位置檢測器出線端； ? (4) 電動機的數(shù)學模型比較復雜，其準確的數(shù)學模型較難建立； ? (5) 控制復雜，依賴于電動機的結(jié)構(gòu)。開關(guān)磁阻電動機的轉(zhuǎn)子不存在勵磁及轉(zhuǎn)差損耗，功率變換器元器件少，相應(yīng)的損耗也小；控制靈活，易于在很寬轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)實現(xiàn)高效節(jié)能控制； ? (4) 起動轉(zhuǎn)矩大，起動電流小?？煽貐?shù)有主開關(guān)開通角、主開關(guān)關(guān)斷角、相電流幅值、直流電源電壓，控制方便，可四象限運行，容易實現(xiàn)正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)和電動、制動等特定的調(diào)節(jié)控制； ? (2) 結(jié)構(gòu)簡單，成本低。下面介紹的的開關(guān)磁阻電動機的結(jié)構(gòu)為四相 8/6極結(jié)構(gòu)。相數(shù)多，有利于減小轉(zhuǎn)矩脈動，但結(jié)構(gòu)復雜、主開關(guān)器件多、成本增高。 ? 開關(guān)磁阻電動機有多種不同的相數(shù)結(jié)構(gòu)，如單相、二相、四相及多相等，且定子和轉(zhuǎn)子的極數(shù)有多種不同的搭配。 第 60 頁 開關(guān)磁阻電動機 ? 開關(guān)磁阻電動機的結(jié)構(gòu)與特點 ? 開關(guān)磁阻電動機的工作原理與運行特性 ? 開關(guān)磁阻電動機的控制 第 61 頁 開關(guān)磁阻電動機的結(jié)構(gòu)與特點 ? 1．開關(guān)磁阻電動機的結(jié)構(gòu) ? 開關(guān)磁阻電動機是由雙凸極的定子和轉(zhuǎn)子組成，其定子、轉(zhuǎn)子的凸極均由普通的硅鋼片疊壓而成。 ? 采用智能控制方法的永磁同步電機控制系統(tǒng)，在多環(huán)控制結(jié)構(gòu)中，智能控制器處于最外環(huán)充當速度控制器，而內(nèi)環(huán)電流控制、轉(zhuǎn)矩控制仍采用 PI控制、直接轉(zhuǎn)矩控制這些方法，這主要是因為外環(huán)是決定系統(tǒng)的根本因素，而內(nèi)環(huán)主要的作用是改造對象特性以利于外環(huán)的控制，各種擾動給內(nèi)環(huán)帶來的誤差可以由外環(huán)控制或抑制。 第 58 頁 ? 3．直接轉(zhuǎn)矩控制 ? 永磁同步電機直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的原理結(jié)構(gòu)圖。因此，在永磁同步電動機上更容易實現(xiàn)矢量控制。 ? 永磁同步電動機矢量控制策略與異步電動機矢量控制策略有些不同。 第 56 頁 ? 2．矢量控制 ? 矢量控制理論的基本思想為；以轉(zhuǎn)子磁鏈旋轉(zhuǎn)空間矢量為參考坐標，將定子電流分解為相互正交的兩個分量，一個與磁鏈同方向，代表定子電流勵磁分量，另一個與磁鏈方向正交，代表定子電流轉(zhuǎn)矩分量，分別對其進行控制，獲得與直流電動機一樣良好的動態(tài)特性。因此，恒壓頻比開環(huán)控制控制電動機磁通而沒有控制電動機的轉(zhuǎn)矩，控制性能差。 VVVF控制策略簡單，易于實現(xiàn)，轉(zhuǎn)速通過電源頻率進行控制，不存在異步電動機的轉(zhuǎn)差和轉(zhuǎn)差補償問題?？刂葡到y(tǒng)將參