电机实现电动、发电回馈和电磁制动三种功能的运行原理和过程.docx

《电机实现电动、发电回馈和电磁制动三种功能的运行原理和过程.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电机实现电动、发电回馈和电磁制动三种功能的运行原理和过程.docx（5页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、电机实现电动、发电回馈和电磁制动三种功能的运行原理和 过程.电机运行在电动驱动功能时的原理和过程：为便于说明首先采用图4所示的三相12/8极磁阻电机最简单 的单三拍运行方式来描述其工作过程：当某相绕组通电励磁 时，所产生的磁场力力求使磁路磁阻减少，即磁力线力图通 过磁阻最小途径，转子将受到磁阻转矩作用，使得转子的凸 极齿与该相定子磁极上的齿相重合。当这一过程接近完成时, 适时切断原励磁相电流，并以相同方式给定子下一相励磁， 那么将开始第二个完全相似的作用过程。为此电机需通过转角 。位置检测装置检测定、转子的相对位置。假设以图4中定、 转子所处位置为起始点，依次轮流按A-BC-A顺序通电， 外转

2、子就会不断地按逆时针方向转动；假设按A-C B-A的 顺序通电，电动机就会顺时针方向转动。该电机也可采用双 三拍或六拍方式运行。双三拍的通电方式为：AB-BC-CA fAB；而六拍的通电方式为：AAB-BBC-CCA-A。 每一循环周期转子均转过45度，即三拍的步距角为45/3=15 度，而六拍的步距角为45/6=7.5度，所以步距角六拍比三拍 少一半。对于图3中二相8/12极磁阻电机可采用其最简单的单四拍运 行方式来描述其工作过程：当电机通过转角。位置检测装置 检测到定、转子的相对位置时，假设以图3中定、转子所处位 置为起始点，对A相绕组通入正向电流，内定子A相凸极按 右手螺旋定律所产生的磁

3、场方向正好同图3所示一致，按同 性相斥(推力)、异性相吸(拉力)原理或在磁阻转矩作用 下，外转子向顺时针转过60/4=15度，即转子永磁体凸极的 中心与励磁A相定子凸极中心重合。当这一过程接近完成时, 适时切断原励磁A相电流，对B相绕组通入反向电流，B相 凸极所产生的磁场极性与图3中所示方向相反(即N极与S 极互为对换)，同理在磁阻转矩作用下，外转子向顺时针继续 转过15度，即转子永磁体凸极的中心与励磁B相定子凸极 中心重合。同理依次以A (-B) 一 (-A) 一B-A方式通电， 外转子顺时针旋转；反之,假设以(-A)一 (-B)f Af Bf (-A) 方式通电，那么外转子逆时针旋转。该电

4、机也可采用双四拍或 八拍方式运行。双四拍的通电方式为：AB-A(-B)f (-A)(-B) 一 (-A) B-ABf。而八拍的通电方式为：A-ABf B f B (-A) f (-A) (-A) (-B) f (-B) (-B) Af Af。 其八拍运行时步距角减小一半，即为60/8=7.5度。据资料分析电机电流与其转速成反比，而磁阻电机的电磁转 矩又正比于电流的2次方(对于交、直流电机等一般均为1 次方），因而易获得低速大扭矩。但由于电动汽车由蓄电池 供电，过大的峰值电流极易损坏蓄电池（对此也可设法通过 改变蓄电池组的串并联方式来实现低电压大电流起动），因 此电机低速启动时必须通过斩波限流控

5、制。即为满足电动汽 车对电机有较宽的调速要求，在电动驱动车轮运行状态下， 低速时须采用电流斩波控制（CCC）以得到恒转矩调速控制；高 速时采用角度位置控制（APC）或称单脉冲触发模式，以实现恒 功率调速控制。1 .电机运行在发电回馈功能时的原理和过程：当电动汽车需降速或下坡运行时，可利用其动能惯性来实现 发电回馈制动。根据前述对电磁转矩基本表达式的分析可知, 当电感L随着转角。的增加而减少（即外转子的凹槽趋向绕 组凸极）时，绕组内流过电流那么产生负的电磁转矩，即电磁 转矩为制动性的，电机运行于发电机状态。通过转角。位置 检测装置当检测到外转子的凹槽即将趋向于某一绕组凸极 时，即刻接通该相绕组电

6、路进行励磁，该相绕组产生的磁场 将对转子产生反方向的阻力矩，而转子上的动能将转化成磁 能储存于磁场中，直至转子的下一凸极接近该绕组凸极时， 就切断该相绕组电路，此时将通过续流二极管，将储存在磁 场中的磁能转化成电能回馈给蓄电池。如此反复即能以脉冲 形式给蓄电池充电。据资料分析采用适当参数的脉冲充电法, 还有利于极板恢复蓄电池原晶体结构和消除记忆效应。对于 如图3所示结构的电机，如欲提高发电过程，可适当增大电 机的凹槽宽度。不过如此也将减小凸极齿宽度，即减小了电 磁制动效果。2 .电机运行在电磁制动功能时的原理和过程：当电动汽车经降速后需制动停止时。对图3二相8/12极磁阻 电机，可保持某相绕组

7、持续通电，如图3中所示位置，即为 B相绕组持续通电后产生的电磁制动而保持的定转子相对位 置，由图3可知电机圆周的对称四边均有一对凸极被电磁力 吸住，所吸合的各极弧相加后其总极弧边距可达80度，并 且A相的凸极也局部被永磁体吸住；也可按转角。所检测信 号在某一位置时，同时保持两相绕组持续通电，使内定子的 8个凸极齿均有局部与外转子凸极被电磁力所吸住，其所吸 合的各极弧相加后总极弧边距可达108度。对于图4三相12/8极磁阻电机来说,可保持某两相绕组持续 通电，如图4中所示位置，即为A、C两相绕组持续通电后 产生的电磁制动而保持的定转子相对位置，由图可知电机圆 周的对称四边均有两对凸极齿被电磁力吸

8、住，并且所吸合的 各极弧相加后其总极弧边距可达116度；假设按转角0所检测 信号在某一位置时，同时保持三相绕组持续通电，使内定子 的12个凸极齿各有局部与外转子凸极被电磁力所吸住，其 所吸合的各极弧相加后总极弧边距可达128度。如当电机由于动能惯性较大时，需利用转角。位置的检测, 采用与发电回馈制动相结合的方法反复进行，直至转角。的 位置检测无变化即停止为止。而且这种发电回馈-电磁制动相 结合反复进行的制动过程，类似于现代轿车中的防抱死制动 系统(ABS)或驱动防滑转控制ASR的的制动过程，从而可提高 车辆行驶的平安性、稳定性和转向操纵性。为确保电机运行于各种控制方式的快速响应性，其驱动与控 制电路须采用开关响应特性好的晶体管(非晶闸管)大功率开 关管与高速数字信号处理器DSP相结合来进行。通过对上述二相8/12极磁阻电机与三相12/8极磁阻电机的 结构、运行过程及其驱动控制器的分析比拟，可看出三相 12/8极磁阻电机的性价比略高。并且二相8/12极磁阻电机 在电机不通电的状态下，由于永磁体的磁力作用，电机有一 定的自锁特点，这对于汽车停车时可起到一定的制动效果, 但是假设汽车发生故障需要其它车辆拖动时就会增加相应的 阻力。