一電動汽車永磁同步電機結(jié)構(gòu)

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

圖示：電動汽車永磁同步電機的結(jié)構(gòu)

二電動汽車永磁同步電機的基本原理

　　與交流異步電機一樣，當定子繞組輸入三相正弦交流電時，會產(chǎn)生一個旋轉(zhuǎn)磁場。該旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子的永磁體磁場相互作用，使轉(zhuǎn)子產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，并隨著定子的旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)動，由于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動與旋轉(zhuǎn)磁場同步，故稱之為永磁同步電機。其繞線形式如圖所示，對于某一型號的同步電機，轉(zhuǎn)速只與電源的頻率有關(guān)。

圖示：永磁同步電機的繞線形式

三電動汽車永磁同步電機控制

　　電動汽車永磁同步電機的控制較為復雜，其控制方法也有多種，如矢量控制(磁場定向控制)、直接轉(zhuǎn)矩控制和恒壓頻比開環(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，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。

　　永磁同步電機轉(zhuǎn)速和電源頻率嚴格同步，轉(zhuǎn)差率恒等于零，控制效果受轉(zhuǎn)子參數(shù)影響小，在永磁同步電機上更容易實現(xiàn)矢量控制。因其控制結(jié)構(gòu)簡單，控制軟件容易實現(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)坐標變換和轉(zhuǎn)子磁鏈定向，轉(zhuǎn)矩取代電流成為受控對象。電壓矢量則是控制系統(tǒng)里唯一的輸入，通過電壓矢量，直接控制轉(zhuǎn)矩和磁鏈的增加或減小，控制結(jié)構(gòu)簡單，受電機參數(shù)變化影響小，能夠獲得極佳的動態(tài)性能。

　　由于在電動汽車運行過程中，直接轉(zhuǎn)矩控制需要結(jié)合復雜的運行工況進行，使得直接轉(zhuǎn)矩控制較難應(yīng)用到電動汽車驅(qū)動控制系統(tǒng)中。

03恒壓頻比開環(huán)控制

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

　　恒壓頻比開環(huán)控制策略簡單，易于實現(xiàn)，轉(zhuǎn)速通過電源頻率進行控制。但是，恒壓頻比開環(huán)控制策略未引入速度、位置等反饋信號，因此無法實時捕捉電機狀態(tài)，致使無法精確控制電磁轉(zhuǎn)矩。在突發(fā)加載或者加速指令時，容易發(fā)生失步現(xiàn)象。另外，也不具備快速的動態(tài)響應(yīng)特性，控制性能差，通常只用于對調(diào)速性能要求一般的通用變頻器上。

四電動汽車永磁同步電機特點

　　電動汽車永磁同步電機驅(qū)動系統(tǒng)應(yīng)用到電動汽車上，具有以下幾個獨特的優(yōu)點：

　　1. 由于轉(zhuǎn)子無需勵磁，電機可在很低的轉(zhuǎn)速下保持同步運行，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)動慣量、更快的響應(yīng)速度；

　　4. 具有良好的機械特性：對于由于負載變化而引起的電機轉(zhuǎn)矩擾動，永磁同步電機具有較強的承受能力；

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

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

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