
电动汽车直流电机控制系统有什么特点
电动汽车直流电机驱动系统开创了电动汽车的应用先河,其中他励式直流电机的转矩和磁通自然解耦,电枢电流控制转矩和励磁电流独立控制磁通,能够方便地实现恒转矩、恒功率调速和再生制动,控制最简单。而串励式直流电机起动转矩高,恒功率调速范围宽,也适合在牵引领域应用。由于永磁直流电机工作效率高,在直流驱动系统中应用具有优势,但退磁是一个需要克服的技术难题。
在直流电机中,由磁极的励磁磁动势单独建立的磁场是电机的主磁场,也称为励磁磁场。励磁方式是指对励磁绕组如何供电、产生励磁磁动势而建立主磁场的问题。根据励磁绕组和转子绕组的连接关系,励磁式直流电机可细分为:
1)他励直流电机:励磁绕组与转子电枢的电源分开,永磁直流电机也可以看做他励直流电机。
2)并励直流电机:励磁绕组与转子电枢并联在同一电源上。
3)串励直流电机:励磁绕组与转子电枢串联到同一电源上。
4)复励直流电机:励磁绕组与转子电枢的连接有串有并,接在同一电源上。
值得注意的是,由于串励直流电机在低速时能提供高转矩,在早期电动汽车驱动系统中广泛应用。它所提供的单位电流转矩在所有电机中是最高的,这种特性能大大降低车辆加速与爬坡时的电能消耗。与励磁绕组直流电机相比,永磁直流电机由于采用永磁体,大大节省了空间并且没有磁场损失,所以其功率密度和效率都较高。
直流电机的调速方式有三种:电枢变阻、电枢调压和改变磁通。电枢变阻调速方式和电枢调压调速方式都属于恒转矩调速,而改变磁通调速的方式属于恒功率调速。电力电子技术和微电子技术的发展,使得直流斩波技术在现代直流调速中飞速发展,强迫换流式晶闸管(SCR)斩波器的开关频率受限制,造成直流电机转矩脉动大,逐渐被脉宽调制(PWM)式自关断器件,如GTR、GTO、MOSFET和IGBT等斩波器替代,使得直流电机的工作效率(80%-90%)、动态性能和转矩脉动性得到明显改善。
直流电机控制器通常以斩波方式工作,也称直流斩波器,分为一象限型、二象限型、三象限型和四象限型。电动汽车直流电机控制器通常采用二象限直流斩波器,它既适合于电动机模式,又适合于再生制动模式。