1、新能源汽車驅動電機及其控制第3章 3.1 驅動電動機概述驅動電動機是新能源汽車的核心部件，其主要功能是把電能轉化為機械能來驅動汽車行駛。其性能的好壞直接影響電動汽車整車性能，特別是影響電動汽車的最高車速、加速性能及爬坡性能等。以上相同含量的材料組分，以安全性較差的材料組分編寫代碼。3.1.1 新能源汽車對驅動電機的要求新能源汽車對驅動電動機的要求主要由以下三個方面決定：駕駛性能要求、車輛的性能約束以及車載能源系統(tǒng)的性能。駕駛性能的要求是由包括汽車動力性、制動性能以及續(xù)駛里程等性能在內的駕駛模式決定的；車輛的性能約束主要是指車型、車重、載重及平順舒適性等；能量系統(tǒng)的性能與蓄電池、燃料電池、超級電

2、容、飛輪等能源有關。低速大轉矩特性及較寬范圍內的恒功率特性2.在整個運行范圍內的高效率和高功率比3體積小、重量輕4.高轉速 5. 過載能力強、瞬時功率大6. 協(xié)同性能好7. 能作為發(fā)電機使用8. 高可靠性9. 高電壓3.1.2 新能源汽車驅動電機種類有刷直流電動機2. 永磁直流無刷電動機3. 交流異步電動機4.永磁同步電動機5.開關磁阻電動機 開關磁阻電動機是一種新型電動機，因其結構簡單、堅固、工作可靠、效率高，其調速系統(tǒng)運行性能和經濟指標比普通的交流調速系統(tǒng)好，具有很大的潛力，被公認是一種極有發(fā)展前途的電動汽車驅動電動機。3.2直流電動機直流電動機大致可分為永磁式電動機(沒有勵磁繞組，永磁體

3、的磁場是不可控制的)和繞組式電動機(有勵磁繞組，磁場可由直流電流控制)。在電動汽車所采用的電動機中，小功率電動機采用的是永磁電動機，而大功率的電動機，大多采用的是像串勵、并勵以及復勵電動機等有勵磁繞組的電動機。3.2.1直流電動機分類繞組勵磁式直流電動機根據勵磁方式的不同，可分為他勵式、并勵式、串勵式和復勵式4種類型。1.他勵式直流電動機他勵式直流電動機的勵磁繞組與電樞繞組無連接關系，而由其他直流電源對勵磁繞組供電。因此勵磁電流不受電樞端電壓或電樞電流的影響，永磁直流電動機也可看作他勵直流電動機。2.并勵直流電動機并勵直流電動機的勵磁繞組與電樞繞組相并聯(lián)，共用同一電源，性能與他勵直流電動機基本

4、相同。并勵繞組兩端電壓就是電樞兩端電壓，但是勵磁繞組用細導線繞成，其匝數(shù)很多，因此具有較大的電阻，使得通過它的勵磁電流較小。3.串勵直流電動機 串勵直流電動機的勵磁繞組與電樞繞組串聯(lián)后，再接于直流電源，這種直流電動機的勵磁電流就是電樞電流。這種電動機內磁場隨著電樞電流的改變有顯著的變化，為了使勵磁繞組中不致引起大的損耗和電壓降，勵磁繞組的電阻越小越好，所以串勵直流電動機通常用較粗的導線繞成，它的匝數(shù)較少。4.復勵直流電動機復勵直流電動機有并勵和串勵兩個勵磁繞組，電動機的磁通由兩個繞組內的勵磁電流產生，若串勵繞組產生的磁通量與并勵繞組產生的磁通量方向相同稱為積復勵。若兩個磁通量方向相反，則稱為差

5、復勵。3.2.1直流電動機的基本構造直流電動機主要由轉子、定子、機座和電刷架等部分組成。1定子部分 直流電動機的定子主要由主磁極、機座、換向極和電刷裝置等組成。 （1）主磁極 其作用是建立主磁場，由主極鐵心和套裝在鐵心上的勵磁繞組構成。 （2）機座 用鑄鋼或厚鋼板焊制而成，它既是主磁路的一部分，又是電動機的結構框架。 （3）換向極 其作用是改善直流電動機的換向性能，使直流電動機運行時不產生有害的火花。它由換向極鐵心和套裝在鐵心上的換向極繞組構成。 （4）電刷裝置 由電刷、刷握、刷桿、匯流排等組成，用于電樞電路的引入或引出。2轉子部分轉子部分包括電樞鐵心、電樞繞組、換向器等。（1）電樞鐵心 它既

6、是主磁路的組成部分，又是電樞繞組的支撐部分。電樞繞組嵌放在電樞鐵心的槽內。電樞鐵心一般用0.50mm的硅鋼片疊壓而成。（2）電樞繞組 由銅線按要求繞制而成，它是直流電動機的電路部分，也是產生電動勢和電磁轉矩進行機電能量轉換的部分。（3）換向極 由冷拉梯形銅排和絕緣材料等組成，用于電樞電流的換向。3端蓋 周定在基座兩端，裝有軸承以支攆電動機轉子旋轉。4. 電刷架 裝在端蓋上，電刷架與換向器相連。3.2.3 直流電動機工作原理及其性能直流電動機工作原理直流電動機的工作原理簡單明了。當一載流導線放置在磁場中時，則將產生作用于導線上的磁場力。該力垂直于導線和磁場，如圖所示。此磁場力與導線長度、電流大小

7、以及磁感應強度成正比，即： F=BIL 當導線形成一個線圈，則作用于線圈兩邊的磁場力即產生一轉矩，該轉矩可表示為： T=BILDcosa (3-2)2.直流電動機性能實際上，直流電動機性能可通過電樞電壓、反電動勢和磁通予以描述。直流電動機電樞的穩(wěn)態(tài)等值電路如圖所示。 3.2.5 直流電動機控制1. 直流電動機的驅動特性2.電樞電壓調節(jié)法電樞電壓調節(jié)法是指通過改變電樞電壓來控制電機的轉速，適用于電機基速（額定轉速）以下的調速調節(jié)。 斬波器( PWM)脈寬調制屬于一種電樞電壓調節(jié)法，直流電機通常采用PWM實現(xiàn)調速控制。其調速控制主電路如圖所示。其中VT1、VT2為兩只絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)

8、。當電機處于運行狀態(tài)時，控制器控制VT1關斷，當VT2處于低電位時，VT2導通，電機電樞繞組通電，電樞兩端加上電源電壓Ub。當VT2處于高電位時，VT2截止，電機電樞繞組斷電。在一個固定周期內，增加VT2處于低電位的時間，則可增加電樞繞組的平均電壓。3.磁場調節(jié)法磁場調節(jié)法是通過調節(jié)磁極繞組勵磁電流，改變磁極磁通量多來調節(jié)電機的轉速。這種方法適用于電機基速以上的轉速控制。以升速為例，調速過程是：減小磁通量，在機械慣性力的作用下，電樞轉速還沒有來得及下降，而反電動勢隨著磁通量的減小而下降，電樞電流隨之增大，由于電樞電流增加的影響大于磁通量減小的影響，因而電機的電樞電磁轉矩T增大。如果這時電機的阻

9、力矩TL未變，則電樞的轉速n便會上升。隨著電機轉速的上升，電樞的反電動勢增大，電樞電流隨之減小，直到電磁轉矩與阻力矩平衡，電機就在比減小磁通量前高的轉速下穩(wěn)定運轉。4.電樞回路電阻調節(jié)電樞回路電阻調節(jié)法是在磁極繞組勵磁電流不變的情況下，改變電樞回路的電阻，使電樞電流變化來實現(xiàn)電機轉速的調節(jié)。電樞回路電阻調節(jié)法的機械特性差，而且會使電機運行不穩(wěn)定，加之電樞回路串人電阻消耗了電能，一般很少在電動汽車上采用。3.2.6 直流電機在電動汽車上的應用直流電機體積和質量大，存在換向火花、電刷磨損以及電機本身結構復雜等問題，隨著交流變頻調速技術的發(fā)展，交流調速電機在電動汽車上的應用發(fā)展迅速。如城市中的無軌電

10、車和電動叉車較多地采用直流驅動系統(tǒng)，很多電動觀光車和電動巡邏車上也使用直流電機。3.3交流異步電動機交流異步電動機又稱感應電動機，是由氣隙旋轉磁場與轉子繞組感應電流相互作用產生電磁轉矩，從而實現(xiàn)電能量轉換為機械能量的一種交流電動機。按照轉子結構來分，有鼠籠型異步電動機和繞線型異步電動機；按照定子繞組相數(shù)來分，有單相異步電動機、兩相異步電動機和三相異步電動機。3.3.1 交流異步電動機結構異步電動機主要由靜止的定子和旋轉的轉子兩大部分組成，定子和轉子之間存在氣隙。此外，還有端蓋、軸承、機座和風扇等部件。1. 定子異步電動機的定子由定子鐵心、定子繞組和機座構成。（1） 定子鐵心 定子鐵心是電動機磁

11、路的一部分，并在其上放置定子繞組。 （2）定子繞組 定子繞組是電動機的電路部分，通入三相交流電，產生旋轉磁場。 （3）機座 機座主要用于固定定子鐵心與前后端蓋，以支撐轉子，并起防護、散熱等作用。2. 轉子異步電動機的轉子由轉子鐵心、轉子繞組和轉軸組成。（1）轉子鐵心 轉子鐵心也是電動機磁路的一部分，并在鐵心槽內放置轉子繞組，轉子鐵心所用材料與定子一樣，由0.5mm厚的硅鋼片沖制、疊壓面成，硅鋼片外圓沖有均勻分布的孔，用來安置轉子繞組。 （2）轉子繞組 轉子繞組是轉子的電路部分，它的作用是切割定子旋轉磁場產生感應電動勢及電流，并形成電磁轉矩而使電動機旋轉，轉子繞組分為鼠籠式轉子和繞線式轉子。 （

12、3）轉軸 轉軸用于固定和支撐轉子鐵心，并輸出機械功率。轉軸一般使用中碳鋼制成。3. 氣隙異步電動機定子與轉子之間有一小的間隙，稱為電動機氣隙。3.3.2 異步交流電動機性能特點及應用1. 優(yōu)點1）結構簡單，制造、使用、維護方便，運行可靠性高，質量輕，成本低。2）高速低轉矩時運轉效率高；3）低速時有高轉矩，并有寬泛的速度范圍；4）易實現(xiàn)轉速超過10000min的高速旋轉。5）控制裝置的簡單化。2. 缺點異步電動機的局限性是，它的轉速與其旋轉磁場的同步轉速有固定的轉差率，因而調速性能較差，在要求有較寬廣的平滑調速范圍的使用場合，不如直流電動機經濟、方便。3.異步交流電動機在新能源汽車上的應用一般情

13、況下，作為電動汽車專用的電動機，由于安裝條件受限，而且要求小型輕量化，因而電動機在1000min以上的高速運轉時，大多采用一級齒輪減速器實現(xiàn)減速。此外，由于震動等惡劣環(huán)境，低速狀態(tài)下需要高轉矩，并且要在較寬的速度范圍內具有恒輸出功率特性，所以，電動汽車用異步電動機與一般工業(yè)用的電動機不同，因此在設計上必須采用各種新方法，以達到電動汽車的需求。3.3.3 異步電動機的工作原理與運行性能1.異步電動機基本工作原理2異步電動機的運行性能（1）三相異步電機的基本分析1）電動機輸入與輸出功率。電動機運轉時輸入的電功率為 （3-10） （3-11）2）定、轉子電路的電動勢與電流。設定子每相繞組電動勢有效值

14、為E，它與電源的電壓、頻率、每極磁通量等有如下關系： 3）轉子的轉速、轉差頻率以及電磁轉矩。將轉子電流頻率f2稱為轉差頻率，它等于f1與轉差率s的乘積，即正是轉子電流在磁場中受到力的作用，形成電磁轉矩，才能帶動轉子按照與旋轉磁場相同的方向轉動起來。電磁轉矩旋轉磁場的磁通和轉子電流I2的一般關系為 （3-14） 4）電動機的幾種基本運行狀態(tài)。電動機空載時，轉子轉速相對較高，轉差率很低，可能小于l%。（2）三相異步電動機的機械特性 異步電動機運轉時轉子電流在磁場中受力而產生的轉矩，稱為電磁轉矩T。 （3）異步電動機的起動和制動1）異步電動機的起動。2）異步電動機的制動。 3.3.4 異步電動機的驅

15、動控制系統(tǒng)1.步電動機的基本調速方法為了保持電動機良好的運行性能，在調速過程中，常將調壓和調頻兩種方法同時進行，這種調速方法稱為變壓變頻(variable voltage and variable frequency)調速，簡稱VVVF。一般以額定狀態(tài)（額定電壓、額定頻率、額定轉速）為基準，將調速范圍大體分為兩個階段，如圖所示。1）需要調低轉速時，可以降低定子供電頻率f1，但若電機端電壓U1不變，僅降低頻率f時，為了維持電壓與電動勢的平衡，磁通成反比地增大，這將導致磁場過度飽和，引起電動機功率因數(shù)下降和發(fā)熱，所以還要同時降低電壓，也就是使Ulf1常數(shù)，以保持磁通基本恒定。 2）當需要調高轉速時

16、，可以提高供電頻率f1，但保持定子電壓U1，基本不變，此時磁通將減小，電磁轉矩丁也相應減小，而定、轉子電流基本不變。2.常用的幾種電源變換電路通常用于異步電動機驅動的轉換電路有三種基本形式。3.逆變器的控制技術簡介異步電動機的調速控制，就是通過對電動機電壓、電流、轉速、轉矩等參數(shù)的調節(jié)控制，實現(xiàn)電動機的平穩(wěn)起動、大范圍調速以及回饋制動等運行性能要求。（1）主電路 包括整流器和逆變器。圖中采用交一直一交變頻，功率開關管用的是絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)。（2）控制電路 控制器采用數(shù)字信號處理器（DSP，有專用的處理器電路模塊）。（3）傳感器部分 包括電流傳感器（或稱電流檢測器）和編碼器等。（4

17、）交流異步電動機 多采用鼠籠式異步電動機。3.4永磁直流無刷電動機3.4.1 永磁電動機分類1.永磁直流無刷電動機具有直流電動機特性的無刷直流電動機，反電動勢波形和供電電流波形都是矩形波，所以又稱為矩形波同步電動機。2.永磁同步電動機具有交流電動機特性的無刷直流電動機，反電動勢波形和供電電流波形都是正弦波，所以又稱為正弦波同步電動機。3.4.2 永磁直流無刷電動機特點及應用1. 永磁無刷直流電動機的主要優(yōu)點包括：（1）高效率 （2）體積小 （3）易控制 （4）易冷卻 （5）低廉的維護、顯著的長壽命和可靠性 （6）低噪聲 2. 永磁無刷直流電動機主要缺點（1）成本 （2）有限的恒功率范圍 （3）

18、安全性 （4）磁體退磁 （5）高速性能 （6）永磁無刷直流電動機驅動中的逆變器故障 3. 永磁無刷直流電動機在新能源汽車上應用通過采用高能量的永磁體為勵磁機構，永磁電動機驅動具有設計成高功率密度、高轉速和高效率電動機的潛力。這些顯著優(yōu)勢使其在電動汽車( EV)和混合動力電動汽車( HEV)中的應用令人矚目。在永磁電動機系列中，無刷直流(BLDC)電動機驅動是應用于EV和HEV的最有希望的選擇對象。3.4.3 永磁直流無刷電動機結構1永磁直流無刷電動機的轉子永磁直流無刷電動機的轉子的永磁體多使用釹鐵硼等稀土永磁材料，結構上采用表面貼裝或嵌入式，在電動機中用永久磁鐵作磁極，可以省去勵磁繞組，使電機

19、結構得以簡化。2無刷電機的定子 永磁無刷電動機的定子繞組與交流同步或異步電動機類似，也是多相繞組，但不一定是三相，也可以采用兩相或四相等形式，其中以三相或四相繞組應用較多。3電子換向電路為了給定子繞組換向，需要接入電子換向電路。電子換向電路相當于前述功率變換電路或主電路，由若干大功率開關元件組成，開關元件的工作受轉子位置傳感器的控制。電子換向電路由功率變換主電路和控制電路兩大部分組成，與前述逆變器電路類似。與逆變器不同的是，電子換向電路輸出的頻率不是獨立可以調節(jié)的，而是受控于轉子位置信號，所以電子換向電不具有變頻功能。4轉子位置傳感器轉子位置傳感器也叫轉子位置檢測器，與我們熟知的發(fā)動機曲軸位置

20、傳感器類似，根據工作原理的不同可以有光電式、磁感應式以及霍爾式等。3.4.4 永磁無刷電動機的基本控制原理三相半控電路三相半控橋控制的永磁無刷電動機工作原理如圖所示。2.三相全控電路采用三相全控電路的無刷電動機定子也是三相繞組，繞組連接方式可以是丫形或形。以下我們丫形接法為例介紹三相全控電路的工作原理，電路連接如圖所示。3.5永磁同步電動機3.5.1永磁電動機的結構永磁同步電機的基本結構與交流異步電動機類似，都包括定子部分和轉子部分，如圖所示。1. 內置式永磁同步電動機內置式永磁同步電動機按永磁體磁化方向可分為徑向式、切向式和混合式，在有阻尼繞組情況下如圖所示。內置式永磁同步電動機轉子由于內部

21、嵌入永磁體，容易導致轉子機械結構上的凸極特性。2. 外置式永磁同步電動機。外置式永磁同步電動機根據永磁體是否嵌入轉子鐵心中，可以分為面貼式和插入式兩種電動機，如圖所示。面貼式永磁同步電動機的轉子永磁體一般為瓦片形，通過合成粘膠粘于轉子鐵心表面。插入式永磁同步電動機的永磁體嵌入到轉子鐵心中，兩個永磁體之間的鐵心成為鐵磁介質突出的部分。外置式永磁同步電動機的結構比內置式電動機簡單，并且制造容易，因而工業(yè)上應用較多。 3.5.2 永磁同步電機的基本原理 永磁同步電機的工作原理與永磁直流無刷電機一樣，當定子繞組輸入三相正弦交流電時，會產生一個旋轉磁場。該旋轉磁場與轉子的永磁體磁場相互作用，使轉子產生電

22、磁轉矩，并隨著定子的旋轉磁場轉動，由于轉子的轉動與旋轉磁場同步，故稱之為永磁同步電機。3.5.3 永磁同步電動機的特點1. 永磁同步電動機與其他電動機相比，具有以下優(yōu)點：1）以電子換向實現(xiàn)無刷運行，結構簡單，運行可靠。2）控制電源頻率就能控制電動機的轉速。3）低速動力性比較好；同時電動機最高轉速較高，能達到10000r/min。4）具有較硬的機械特性5）電動機可以在很低的轉速下保持同步運行，調速范圍寬。6）功率因數(shù)高，定子電流和定子銅耗小，效率高。7）體積小、質量輕。2. 永磁同步電動機還存在以下缺點：1）增大定子的電流，增加電動機的銅耗。2）永磁電動機的磁鋼價格較高。3）永磁同步電機低速效率

23、較低。3.5.4 永磁同步電機的控制方法目前，三相同步電機主要有兩種控制方式，一種是他控式(又稱為頻率開環(huán)控制)；另一種是自控式(又稱為頻率閉環(huán)控制)。他控式方式主要是通過獨立控制電源頻率的方式來調節(jié)轉子的轉速，不需要知道轉子的位置信息，經常采用恒壓頻比的開環(huán)控制方案。自控式永磁同步電機也是通過改變外部電源的頻率來調節(jié)轉子的轉速，外部電源頻率的改變是和轉子的位置信息是有關聯(lián)的，轉子的轉速是通過改變定子繞組外加電壓(或電流)頻率的大小來調節(jié)的。矢量控制 （1）id=0控制 也稱為磁場定向控制。目前，在永磁同步電動機伺服系統(tǒng)中，id=0矢量控制是主要的控制方式。通過檢測轉子磁極空間位置d軸，控制逆

24、變器功率開關器件導通與關斷，使定子合成電流為位于q軸，此時d軸定子電流分量為零，永磁同步電動機電磁轉矩正比于轉矩電流，即正比于定子電流幅值，只需控制定子電流大小就可以很好地控制永磁同步電動機的輸出電磁轉矩。（2）最大轉矩電流比控制 在電動機輸出相同電磁轉矩下使電動機定子電流最小的控制策略稱為最大轉矩電流比控制。 最大轉矩電流比控制實質是求電流極值問題，可以通過建立輔助方程，采用牛頓迭代法求解。但是，計算量較大，在實際應用中系統(tǒng)實時性無法滿足，只有通過離線計算出不同電磁轉矩對應的交、直軸電流，以表的形式存放于DSP中，實際運行時根據負載情況查表求得對應的主id、iq進行控制。（3）弱磁控制 永磁

25、同步電動機弱磁控制思想來自他勵直流電動機調磁控制。對于他勵直流電動機，當其電樞端電壓達到最高電壓時，為使電動機能運行于更高轉速，采取降低電動機勵磁電流的方法，以平衡電壓。在永磁同步電動機電壓達到逆變器所能輸出的電壓極限后，要想繼續(xù)提高轉速，也要采取弱磁增速的辦法。但矢量控制本身也存在一定的缺陷：1）轉子磁鏈的準確觀測存在一定的難度，轉子磁鏈的計算對電動機的參數(shù)有較強戰(zhàn)依賴性，因此對參數(shù)變化較為敏感。2）由于需要進行解耦運算，采用了矢量旋轉變換，系統(tǒng)計算比較復雜。2直接轉矩控制PMSM直接轉矩控制系統(tǒng)的原理結構圖，如圖所示。實際系統(tǒng)中，開關信號是由轉矩和定子磁鏈的給定值與反饋值的偏差經滯環(huán)比較得

26、到的。而轉矩和定子磁鏈的給定值是由電磁轉矩和定子磁鏈估算模型計算得到的。 3智能控制 采用智能控制方法的永磁同步電動機控制系統(tǒng)，在多環(huán)控制結構中，智能控制器處于最外環(huán)充當速度控制器，而內環(huán)電流控制、轉矩控制仍采用PI控制、直接轉矩控制這些方法。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。各種擾動給內環(huán)帶來的誤差可以由外環(huán)控制或抑制。 3.6 開關磁阻電動機 新能源汽車用的開關磁阻電動機是高性能一體化系統(tǒng)，主要由開關磁阻電動機、功率轉換器、傳感器和控制器四部分組成，如圖所示。3.6.1 開關磁阻電動機結構開關磁阻電動機的基本組成為轉子、電子和電子開關，如

27、圖所示。 1. 轉子 開關磁阻電機的轉子由導磁性能良好的硅鋼片疊壓而成，轉子的凸極上無繞組。開關磁阻電機轉子的作用是構成定子磁場磁通路，并在磁場力的作用下轉動，產生電磁轉矩。 2.定子開關磁阻電機的定子鐵心也是由硅鋼片疊壓而成的，成對的凸極上繞有兩個串聯(lián)的繞組。定子的作用是定子繞組按順序通電，產生的電磁力牽引轉子轉動。3.6.2 開關磁阻電機工作原理開關磁阻電動機的工作原理示意如圖所示。 開關磁阻電動機的磁阻隨著轉子磁極與定子磁極的中心線對準或錯開而變化。因為電感與磁阻成反比，所以當轉子磁極在定子磁極中心線位置時，相繞組電感最大；當轉子磁極中心線對準定子磁極中心線時，相繞組電感最小。 3.6.

28、3 開關磁阻電動機的運行特性開關磁阻電動機運行特性可分為3個區(qū)域：恒轉矩區(qū)、恒功率區(qū)、自然特性區(qū)（串勵特性區(qū)），如圖所示。 3.6.4 開關磁阻電動機的特點1. 開關磁阻電動機優(yōu)點1）調速范圍寬、控制靈活，易于實現(xiàn)各種特殊要求的轉矩一速度特性。 2）制造和維護方便。 3）運轉效率高 4）可四象限運行，具有較強的再生制動能力。 5）結構簡單、成本低制造工藝也相對簡單。 6）轉矩方向與電流方向無關，從而減少了功率轉換器的開關器件數(shù)，降低了成本。7）損耗小，損耗主要產生在定子，電動機易于冷卻。8）可靠參數(shù)多、調速性能好。9）適于頻繁起動、停止以及正反轉運行。2. 開關磁阻電動機缺點1）雖然結構簡單，

29、但電動機的數(shù)學模型比較復雜，其準確的數(shù)學模型較難建立；2）由于開關磁阻動機磁極端部的嚴重磁飽和以及與溝槽的邊緣效應，使得開關磁阻電動機控制要求常高；3）開關磁阻電動機振動和噪聲較大，特別是在負載運行的時候；4）轉矩脈動現(xiàn)象較大；5）包括轉子位置檢測器的出線端，開關磁阻電動機的出線頭相對較多。3.6.5 開關磁阻電動機的控制角度位置控制方式（APC）角度位置制是，當加在繞組上的電壓一定的情況下，通過改變繞組上主開關的開通角on和關斷角0ff，來改變繞組的通、斷電時刻，調節(jié)相電流的波形，實現(xiàn)轉速閉環(huán)制。根據電動勢平衡方程式可知，當電動機轉速較高時，轉電動勢較大，則此時電流上升率下降，各相的主開關器

30、件的導通時較短，電動機組的相電流不易上升，電流相對較小，便于使用角度位置控制方式。據開關磁阻電動機的轉矩特性分析可知，當電流波形主要位于電感的上升區(qū)時，產生的平均電磁轉矩為正，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，產生的平電轉矩為負，電動機工作在制動狀態(tài)，而通過對開通角、關斷角的控制，可以使電流波形處在繞組電感形的不同位置。因此，可以用控制開通角、關斷角的方式來使電動運行在不同的狀態(tài)。2.電流斬波控制（CCC） 電流斬波控制一般不會對開通、天斷角進行控制，它將直接選擇在每相的特定導通位置對電流進行斬波控制。日前常用的有兩種方案，一是對電流上、下限進行限制的控制；二是限制電流上

31、限和恒定關斷時間的控制。方案一中，主開天器件在on時導通，繞組電流將從零開始上升，當電流增至斬波電流的上限值時，切斷繞組電流，繞組求受反壓，電流迅速下降；當電流降至斬波電流的下限值時，繞組再次導通，重復上述過程，從面形成斬波電流，直至達0ff時實現(xiàn)相關斷，如圖。3.電壓控制（VC） 電壓控制(VC)方式是保持開通角、關斷角不變的前提下，使功率開關器件工作在脈沖寬度調制(PWM)方式。按照續(xù)流方式的不同，該控制方式分為單管斬波和雙管斬波方式。電壓控制的優(yōu)點在于，它通過調節(jié)繞組電壓的平均值進而調節(jié)電流，因此可用在低速和高速系統(tǒng)，且控制簡單，但它的調速范圍有限。根據系統(tǒng)性能要求的不同，控制電路的具體結構形式會有很大差異，但一般均應包以下功能：1）用于接收外部指令信號，如起動、轉速、轉向信號的操作電路；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)的調節(jié)量的調節(jié)器電路；3）用于決定控制電路的工作邏輯，如正反轉相序邏輯、高低速控制方式的工作邏輯電路；4）用于檢測系統(tǒng)中的有關物理量，如轉速、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，采取相應保護措施的保護電路，如過電壓保護和過電流保護；6）用于控制各被控量信號的輸出電路，如控制功率開關器件的導通與關斷；7）用于