一電動(dòng)汽車(chē)永磁同步電機(jī)結(jié)構(gòu)

　　電動(dòng)汽車(chē)永磁同步電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)與交流異步電機(jī)類(lèi)似，都包括定子部分和轉(zhuǎn)子部分。電動(dòng)汽車(chē)永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)有瓦片式、嵌入式和內(nèi)埋式等多種。永磁同步電機(jī)的定子是由鐵心和三相繞組構(gòu)成，與交流異步電機(jī)相似，但轉(zhuǎn)子為永久磁鐵。

圖示：電動(dòng)汽車(chē)永磁同步電機(jī)的結(jié)構(gòu)

二電動(dòng)汽車(chē)永磁同步電機(jī)的基本原理

　　與交流異步電機(jī)一樣，當(dāng)定子繞組輸入三相正弦交流電時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。該旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子的永磁體磁場(chǎng)相互作用，使轉(zhuǎn)子產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，并隨著定子的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)動(dòng)，由于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)同步，故稱(chēng)之為永磁同步電機(jī)。其繞線(xiàn)形式如圖所示，對(duì)于某一型號(hào)的同步電機(jī)，轉(zhuǎn)速只與電源的頻率有關(guān)。

圖示：永磁同步電機(jī)的繞線(xiàn)形式

三電動(dòng)汽車(chē)永磁同步電機(jī)控制

　　電動(dòng)汽車(chē)永磁同步電機(jī)的控制較為復(fù)雜，其控制方法也有多種，如矢量控制(磁場(chǎng)定向控制)、直接轉(zhuǎn)矩控制和恒壓頻比開(kāi)環(huán)控制等控制方式。

01矢量控制

　　矢量控制的原理為：以轉(zhuǎn)子磁鏈旋轉(zhuǎn)空間矢量為參考坐標(biāo)，將定子電流分解為相互正交的兩個(gè)分量：一個(gè)與磁鏈同方向，代表定子電流勵(lì)磁分量；另一個(gè)與磁鏈方向正交，代表定子電流轉(zhuǎn)矩分量，分別對(duì)其進(jìn)行控制。

　　永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)速和電源頻率嚴(yán)格同步，轉(zhuǎn)差率恒等于零，控制效果受轉(zhuǎn)子參數(shù)影響小，在永磁同步電機(jī)上更容易實(shí)現(xiàn)矢量控制。因其控制結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，控制軟件容易實(shí)現(xiàn)，已被廣泛應(yīng)用到調(diào)速系統(tǒng)中。

02直接轉(zhuǎn)矩控制

　　直接轉(zhuǎn)矩控制不需要矢量控制里面的旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)變換和轉(zhuǎn)子磁鏈定向，轉(zhuǎn)矩取代電流成為受控對(duì)象。電壓矢量則是控制系統(tǒng)里唯一的輸入，通過(guò)電壓矢量，直接控制轉(zhuǎn)矩和磁鏈的增加或減小，控制結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，受電機(jī)參數(shù)變化影響小，能夠獲得極佳的動(dòng)態(tài)性能。

　　由于在電動(dòng)汽車(chē)運(yùn)行過(guò)程中，直接轉(zhuǎn)矩控制需要結(jié)合復(fù)雜的運(yùn)行工況進(jìn)行，使得直接轉(zhuǎn)矩控制較難應(yīng)用到電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)中。

03恒壓頻比開(kāi)環(huán)控制

　　恒壓頻比開(kāi)環(huán)控制的控制矢量為電機(jī)的外部矢量，即電壓和頻率。控制系統(tǒng)將參考電壓和頻率輸入到實(shí)現(xiàn)控制策略的調(diào)整器中，最后由逆變器產(chǎn)生一個(gè)交變的正弦電壓施加在電機(jī)的定子繞組上，使之運(yùn)行在指定的電壓和頻率下。

　　恒壓頻比開(kāi)環(huán)控制策略簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)，轉(zhuǎn)速通過(guò)電源頻率進(jìn)行控制。但是，恒壓頻比開(kāi)環(huán)控制策略未引入速度、位置等反饋信號(hào)，因此無(wú)法實(shí)時(shí)捕捉電機(jī)狀態(tài)，致使無(wú)法精確控制電磁轉(zhuǎn)矩。在突發(fā)加載或者加速指令時(shí)，容易發(fā)生失步現(xiàn)象。另外，也不具備快速的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性，控制性能差，通常只用于對(duì)調(diào)速性能要求一般的通用變頻器上。

四電動(dòng)汽車(chē)永磁同步電機(jī)特點(diǎn)

　　電動(dòng)汽車(chē)永磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)用到電動(dòng)汽車(chē)上，具有以下幾個(gè)獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)：

　　1. 由于轉(zhuǎn)子無(wú)需勵(lì)磁，電機(jī)可在很低的轉(zhuǎn)速下保持同步運(yùn)行，調(diào)速的范圍寬；

　　2. 效率高、功率密度大：采用了高磁能稀土材料，因此可以大大提高氣隙磁通密度和能量轉(zhuǎn)換的效率。另外，采用稀土永磁材料后，電機(jī)的體積可以大大縮小，重量可以相應(yīng)減小，從而有效地提高了功率密度；

　　3. 瞬態(tài)特性通常都比較好：由于采用了高性能的永磁材料，體積得以減小，從而有較低的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、更快的響應(yīng)速度；

　　4. 具有良好的機(jī)械特性：對(duì)于由于負(fù)載變化而引起的電機(jī)轉(zhuǎn)矩?cái)_動(dòng)，永磁同步電機(jī)具有較強(qiáng)的承受能力；

　　5. 結(jié)構(gòu)多樣化：轉(zhuǎn)子可以有多種結(jié)構(gòu)，可以?xún)?nèi)置或外置;不同結(jié)構(gòu)有不同性能特點(diǎn)和適用環(huán)境，因而其應(yīng)用范圍廠(chǎng)。

　　總體上講，永磁同步電機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、貢量輕、損耗小、效率高等優(yōu)點(diǎn)，但與交流異步電機(jī)相比，它也有成本高、起動(dòng)困難等缺點(diǎn)。

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