本書系統(tǒng)地分析了新能源汽車用驅(qū)動(dòng)電機(jī)及控制技術(shù),分別為: 直流電機(jī)及控制技術(shù)、直流無(wú)刷電機(jī)及控制技術(shù)、交流異步電機(jī)及控制技術(shù)和永磁同步電機(jī)及控制技術(shù)。在詳細(xì)敘述之前還簡(jiǎn)要介紹了電磁學(xué)、電力電子技術(shù)和控制技術(shù)的基礎(chǔ)知識(shí)。本書注重理論聯(lián)系實(shí)際,內(nèi)容較為新穎且豐富,具有鮮明的特色。本書可作為新能源汽車技術(shù)、汽車電子技術(shù)、機(jī)電一體化、電氣工程等相關(guān)專業(yè)的教材,也可用作電動(dòng)汽車維修行業(yè)員工的培訓(xùn)教材或電機(jī)相關(guān)工程技術(shù)人員的參考書。
第1章緒論
1.1新能源汽車概述
1.1.1新能源汽車的定義及分類
1.1.2電動(dòng)汽車的關(guān)鍵技術(shù)
1.2電動(dòng)汽車電機(jī)驅(qū)動(dòng)概述
1.2.1電動(dòng)汽車用電機(jī)的使用環(huán)境與要求
1.2.2電動(dòng)汽車電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的組成與類型
1.3電機(jī)控制技術(shù)概述
1.3.1電機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展
1.3.2電機(jī)控制技術(shù)的研究現(xiàn)狀
思考題與練習(xí)題
第2章電磁學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)
2.1電磁學(xué)基本概念
2.1.1電路的基本概念
2.1.2磁場(chǎng)的基本概念
2.2電機(jī)磁路理論基礎(chǔ)
2.2.1磁場(chǎng)與磁能
2.2.2機(jī)電能量轉(zhuǎn)換
2.2.3電磁轉(zhuǎn)矩的控制
思考題與練習(xí)題
第3章電力電子技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)
3.1電力電子技術(shù)概述
3.1.1電力電子器件簡(jiǎn)介
3.1.2變換電路與控制技術(shù)簡(jiǎn)介
3.2電力電子器件
3.2.1電力二極管
3.2.2晶閘管
3.2.3電力晶體管
3.2.4電力場(chǎng)效應(yīng)晶體管
3.2.5絕緣柵雙極晶體管
3.3電力電子變換電路
3.3.1可控整流電路
3.3.2直流變換電路
3.3.3逆變電路
3.4電力電子器件的驅(qū)動(dòng)電路
3.4.1GTR基極驅(qū)動(dòng)電路
3.4.2MOSFET柵極驅(qū)動(dòng)電路
3.4.3IGBT柵極驅(qū)動(dòng)電路
思考題與練習(xí)題
第4章控制技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)
4.1控制理論基礎(chǔ)
4.1.1自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本概念
4.1.2控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型
4.1.3線性系統(tǒng)的時(shí)域分析法
4.1.4線性離散系統(tǒng)
4.2微控制器基礎(chǔ)
4.2.1PWM概述
4.2.2PWM結(jié)構(gòu)和原理
4.2.3PWM的操作設(shè)置
4.2.4PWM的應(yīng)用與實(shí)例
思考題與練習(xí)題
第5章直流電機(jī)及控制技術(shù)
5.1直流電機(jī)的基本原理
5.1.1直流電機(jī)的工作原理及結(jié)構(gòu)
5.1.2直流電機(jī)的磁場(chǎng)分析
5.1.3直流電機(jī)基本方程式及工作特性
5.2直流電機(jī)的拖動(dòng)原理
5.2.1直流電機(jī)的機(jī)械特性
5.2.2直流電機(jī)的起動(dòng)
5.2.3直流電機(jī)的調(diào)速
5.2.4直流電機(jī)的電動(dòng)與制動(dòng)運(yùn)行
5.3直流電機(jī)的功率變換器
5.3.1功率變換器概述
5.3.2直流電機(jī)的PWM變換器
5.4直流電機(jī)的控制技術(shù)
5.4.1直流電機(jī)轉(zhuǎn)速負(fù)反饋單閉環(huán)控制系統(tǒng)
5.4.2直流電機(jī)轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)控制系統(tǒng)
5.4.3直流電機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)實(shí)例
思考題與練習(xí)題
第6章直流無(wú)刷電機(jī)及控制技術(shù)
6.1直流無(wú)刷電機(jī)的基本原理
6.1.1直流無(wú)刷電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)及工作原理
6.1.2直流無(wú)刷電機(jī)的位置傳感器
6.1.3直流無(wú)刷電機(jī)的電子換相器
6.2直流無(wú)刷電機(jī)的數(shù)學(xué)模型及特性分析
6.2.1直流無(wú)刷電機(jī)的數(shù)學(xué)模型和傳遞函數(shù)
6.2.2直流無(wú)刷電機(jī)的特性分析
6.3直流無(wú)刷電機(jī)的控制技術(shù)
6.3.1直流無(wú)刷電機(jī)的控制技術(shù)概述
6.3.2直流無(wú)刷電機(jī)的起停控制和軟起動(dòng)
6.3.3直流無(wú)刷電機(jī)的換相控制
6.3.4直流無(wú)刷電機(jī)的調(diào)速控制
6.3.5直流無(wú)刷電機(jī)的制動(dòng)控制
6.3.6直流無(wú)刷電機(jī)的閉環(huán)控制
6.4直流無(wú)刷電機(jī)的調(diào)速控制系統(tǒng)實(shí)例
6.4.1硬件系統(tǒng)
6.4.2控制系統(tǒng)
6.4.3基本控制方法
思考題與練習(xí)題
第7章交流異步電機(jī)及控制技術(shù)
7.1三相異步電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理
7.1.1三相異步電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)
7.1.2三相異步電機(jī)的工作原理
7.2交流電機(jī)的繞組、電動(dòng)勢(shì)和磁動(dòng)勢(shì)
7.2.1交流電機(jī)的繞組
7.2.2交流電機(jī)繞組的電動(dòng)勢(shì)
7.2.3交流電機(jī)繞組的磁動(dòng)勢(shì)
7.3三相異步電機(jī)的運(yùn)行分析
7.3.1三相異步電機(jī)的空載運(yùn)行
7.3.2三相異步電機(jī)的負(fù)載運(yùn)行
7.3.3三相異步電機(jī)的功率和轉(zhuǎn)矩平衡方程式
7.3.4三相異步電機(jī)的工作特性
7.4三相異步電機(jī)的拖動(dòng)原理
7.4.1三相異步電機(jī)的機(jī)械特性
7.4.2三相異步電機(jī)的起動(dòng)
7.4.3三相異步電機(jī)的調(diào)速
7.4.4三相異步電機(jī)的制動(dòng)
7.5三相異步電機(jī)的調(diào)速控制系統(tǒng)
7.5.1常用的幾種驅(qū)動(dòng)變換電路
7.5.2異步電機(jī)轉(zhuǎn)速開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)
7.5.3異步電機(jī)轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制系統(tǒng)
7.5.4異步電機(jī)矢量調(diào)速控制系統(tǒng)
思考題與練習(xí)題
第8章交流同步電機(jī)及控制技術(shù)
8.1永磁同步電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理
8.1.1永磁電機(jī)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)
8.1.2永磁同步電機(jī)的工作原理
8.2永磁同步電機(jī)的電磁關(guān)系及特性分析
8.2.1永磁同步電機(jī)的磁動(dòng)勢(shì)分析
8.2.2永磁同步電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)分析
8.2.3永磁同步電機(jī)的功率關(guān)系與功角(矩角)特性
8.3永磁同步電機(jī)的控制技術(shù)
8.3.1永磁同步電機(jī)的起動(dòng)和制動(dòng)
8.3.2永磁同步電機(jī)的調(diào)速控制系統(tǒng)
8.4永磁同步電機(jī)在電動(dòng)汽車中的應(yīng)用
8.4.1電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)概述
8.4.2電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的組成與工作原理
思考題與練習(xí)
本書精選了電機(jī)及拖動(dòng)、工廠電氣控制的典型內(nèi)容,并加入了相關(guān)實(shí)訓(xùn)。本書主要講解了直流電機(jī)及電力拖動(dòng)、變壓器、三相異步電動(dòng)機(jī)、特種電動(dòng)機(jī)、常用低壓電器、三相異步電動(dòng)機(jī)的電氣控制線路、常用機(jī)床電氣控制線路及...
光電檢測(cè)技術(shù)的內(nèi)容簡(jiǎn)介
該書共分11章,主要描述了光電檢測(cè)技術(shù)的基本概念,基礎(chǔ)知識(shí),各種檢測(cè)器件的結(jié)構(gòu)、原理、特性參數(shù)、應(yīng)用,光電檢測(cè)電路的設(shè)計(jì),光電信號(hào)的數(shù)據(jù)與計(jì)算機(jī)接口,光電信號(hào)的變換和檢測(cè)技術(shù),光電信號(hào)變換形式和檢測(cè)方...
加裝運(yùn)動(dòng)控制卡,有專門的驅(qū)動(dòng)包,運(yùn)動(dòng)控制卡接入伺服驅(qū)動(dòng)器的控制端口;使用運(yùn)動(dòng)控制軟件,如MACH;它由并行口輸出控制信號(hào),控制信號(hào)接入伺服驅(qū)動(dòng)器的控制端口;自已動(dòng)手編寫驅(qū)動(dòng)包,驅(qū)動(dòng)并行口;帶通訊的伺服...
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頁(yè)數(shù): 5頁(yè)
評(píng)分: 4.4
驅(qū)動(dòng)電機(jī)性能檢測(cè)
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頁(yè)數(shù): 11頁(yè)
評(píng)分: 4.3
72V10KW/20KW電機(jī) MAP/外特性數(shù)據(jù) 電機(jī)轉(zhuǎn)速 [rpm] 實(shí)際轉(zhuǎn)矩 [Nm] 系統(tǒng)效率 [%] 電機(jī)效率 [%] 驅(qū)動(dòng) MAP 500 5.3 78.95 86.92 500 10.8 78.4 86.37 500 15.7 77.43 85.63 499 20.6 76.15 84.5 500 25.4 74.63 83.04 500 30.3 73.24 81.82 500 35.1 71.8 80.52 500 40 70.23 78.95 500 44.9 68.91 78.02 500 49.9 67.5 76.55 500 54.8 66.16 75.43 500 59.6 64.73 74.05 500 64.5 63.39 72.87 500 69.5 61.94 71.42 500 74 60.49 69.99 500 79.
《智能檢測(cè)控制技術(shù)及應(yīng)用》全面地介紹了智能檢測(cè)控制技術(shù)的基本理論及方法。主要內(nèi)容包括:緒論、智能檢測(cè)系統(tǒng)基礎(chǔ)、智能傳感器、智能儀器功能的實(shí)現(xiàn)、智能檢測(cè)系統(tǒng)的控制技術(shù)、智能故障診斷、虛擬儀器技術(shù)、機(jī)器視覺(jué)檢測(cè)系統(tǒng)和智能檢測(cè)與控制技術(shù)的工程應(yīng)用實(shí)例,共9個(gè)部分。《智能檢測(cè)控制技術(shù)及應(yīng)用》內(nèi)容翔實(shí),簡(jiǎn)明易懂,實(shí)用性強(qiáng)?! 吨悄軝z測(cè)控制技術(shù)及應(yīng)用》可作為普通高等院校機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化、電氣工程與自動(dòng)化、機(jī)械電子工程、儀器儀表等專業(yè)本科生或研究生的參考教材,也可作為計(jì)量檢測(cè)與控制技術(shù)相關(guān)領(lǐng)域的工程技術(shù)人員的參考書。
驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)是電動(dòng)汽車三大核心系統(tǒng)之一,是車輛行駛的主要驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),其特性決定了車輛的主要性能指標(biāo),直接影響車輛動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和用戶駕乘感受。
一、驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)介紹
驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)由驅(qū)動(dòng)電機(jī)、驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器(MCU)構(gòu)成,通過(guò)高低壓線束、冷卻管路與整車其他系統(tǒng)連接,如圖1所示。
整車控制器(VCU)根據(jù)加速踏板、制動(dòng)踏板、擋位等信號(hào)通過(guò)CAN網(wǎng)絡(luò)向電機(jī)控制器MCU發(fā)送指令,實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的扭矩輸出,以實(shí)現(xiàn)整車的怠速、加速、能量回收等功能。
電機(jī)控制器能對(duì)自身溫度、電機(jī)的運(yùn)行溫度、轉(zhuǎn)子位置進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),并把相關(guān)信息傳遞給整車控制器VCU,進(jìn)而調(diào)節(jié)水泵和冷卻風(fēng)扇工作,使電機(jī)保持在理想溫度下工作。
驅(qū)動(dòng)電機(jī)技術(shù)指標(biāo)參數(shù),如表1所示,驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器技術(shù)參數(shù)如表2所示。
1、驅(qū)動(dòng)電機(jī)
永磁同步電機(jī)是一種典型的驅(qū)動(dòng)電機(jī)(圖2),具有效率高、體積小、可靠性高等優(yōu)點(diǎn),是動(dòng)力系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu),是電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能載體。它依靠?jī)?nèi)置旋轉(zhuǎn)變壓器、溫度傳感器(圖3)來(lái)提供電機(jī)的工作狀態(tài)信息,并將電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)信息實(shí)時(shí)發(fā)送給MCU。
旋轉(zhuǎn)變壓器檢測(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)子位置,經(jīng)過(guò)電機(jī)控制器內(nèi)旋變解碼器解碼后,電機(jī)控制器可獲知電機(jī)當(dāng)前轉(zhuǎn)子位置,從而控制相應(yīng)的IGBT功率管導(dǎo)通,按順序給定子三個(gè)線圈通電,驅(qū)動(dòng)電機(jī)旋轉(zhuǎn)。
溫度傳感器的作用是檢測(cè)電機(jī)繞組溫度,并提信息供給MCU,再由MCU通過(guò)CAN線傳給VCU,進(jìn)而控制水泵工作、水路循環(huán)、冷卻電子扇工作,調(diào)節(jié)電機(jī)工作溫度。
驅(qū)動(dòng)電機(jī)上有一個(gè)低壓接口和三根高壓線(V、U、W)接口,如圖4所示。
其中低壓接口各端子定義如表3所示,電機(jī)控制器也正是通過(guò)低壓端口獲取的電機(jī)溫度信息和電機(jī)轉(zhuǎn)子當(dāng)前位置信息。
2、驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器
驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器MCU結(jié)構(gòu)如圖5所示,它內(nèi)部采用三相兩電平電壓源型逆變器,是驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)的控制核心,稱為智能功率模塊,它以IGBT(絕緣柵雙極型晶體管)為核心,輔以驅(qū)動(dòng)集成電路、主控集成電路。
MCU對(duì)所有的輸入信號(hào)進(jìn)行處理,并將驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)信息通過(guò)CAN2.0網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給整車控制器VCU。驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器內(nèi)含故障診斷電路,當(dāng)電機(jī)出現(xiàn)異常時(shí),達(dá)到一定條件后,它將會(huì)激活一個(gè)錯(cuò)誤代碼并發(fā)送給VCU整車控制器,同時(shí)也會(huì)儲(chǔ)存該故障碼和相關(guān)數(shù)據(jù)。
驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器主要依靠電流傳感器(圖6)、電壓傳感器、溫度傳感器來(lái)進(jìn)行電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測(cè),根據(jù)相應(yīng)參數(shù)進(jìn)行電壓、電流的調(diào)整控制以及其它控制功能的完成。電流傳感器用于檢測(cè)電機(jī)工作實(shí)際電流,包括母線電流、三相交流電流。電壓傳感器用于檢測(cè)供給電機(jī)控制器工作的實(shí)際電壓,包括動(dòng)力電池電壓、12V蓄電池電壓。溫度傳感器用于檢測(cè)電機(jī)控制系統(tǒng)的工作溫度,包括IGBT模塊的溫度。
驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器上分為低壓接口和高壓接口(圖7),低壓接口端子定義如表4所示。
二、驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)功能
通過(guò)驅(qū)動(dòng)電機(jī)工作狀態(tài)可以了解新能源汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的基本功能,根據(jù)駕駛員意愿驅(qū)動(dòng)電機(jī)的工作狀態(tài):掛D擋加速行駛時(shí)、減速制動(dòng)時(shí)、掛R擋倒車時(shí)以及E擋行駛時(shí)來(lái)了解它的工作過(guò)程。
1、D擋加速行駛
駕駛員掛D擋并踩加速踏板,此時(shí)擋位信息和加速信息通過(guò)信號(hào)線傳遞給整車控制器VCU,VCU把駕駛員的操作意圖通過(guò)CAN線傳遞給驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器MCU,再由驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器MCU結(jié)合旋變傳感器信息(轉(zhuǎn)子位置),進(jìn)而向永磁同步電動(dòng)機(jī)的定子通入三相交流電,三相電流在定子繞組的電阻上產(chǎn)生電壓降。
由三相交流電產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)電樞磁動(dòng)勢(shì)及建立的電樞磁場(chǎng),一方面切割定子繞組,并在定子繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì);另一方面以電磁力拖動(dòng)轉(zhuǎn)子以同步轉(zhuǎn)速正向旋轉(zhuǎn)。隨著加速踏板行程不斷加大,電機(jī)控制器控制的6個(gè)IGBT導(dǎo)通頻率上升,電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩隨著電流的增加而增加,因此,起步時(shí)基本上擁有最大的轉(zhuǎn)矩。隨著電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的增加,電動(dòng)機(jī)的功率也增加,同時(shí)電壓也隨之增加。
在電動(dòng)汽車上,一般要求電動(dòng)機(jī)的輸出功率保持恒定,即電動(dòng)機(jī)的輸出功率不隨轉(zhuǎn)速增加而變化,這要求在電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速增加時(shí),電壓保持恒定,其中永磁同步電機(jī)輸出特性曲線如圖8所示。
與此同時(shí),電機(jī)控制器也會(huì)通過(guò)電流傳感器和電壓傳感器,感知電機(jī)當(dāng)前功率、消耗電流大小、電壓大小,并把這些信息數(shù)據(jù)通過(guò)CAN網(wǎng)絡(luò)傳送給儀表、整車控制器,其具體工作原理如圖9所示。
2、R擋倒車時(shí)
當(dāng)駕駛員掛R擋時(shí),駕駛員請(qǐng)求信號(hào)發(fā)給VCU,再通過(guò)CAN線發(fā)送給MCU,此時(shí)MCU結(jié)合當(dāng)前轉(zhuǎn)子位置(旋變傳感器)信息,通過(guò)改變IGBT模塊改變WVU通電順序,進(jìn)而控制電機(jī)反轉(zhuǎn)。
3、制動(dòng)時(shí)能量回收
駕駛員松開(kāi)加速踏板時(shí),電機(jī)由于慣性仍在旋轉(zhuǎn),設(shè)車輪轉(zhuǎn)速為V輪、電機(jī)轉(zhuǎn)速為V電機(jī),設(shè)車輪與電機(jī)之間固定傳動(dòng)比為K,當(dāng)車輛減速時(shí),V輪K<V電機(jī)時(shí),電機(jī)仍是動(dòng)力源,隨著電機(jī)轉(zhuǎn)速下降,當(dāng) V輪K>V電機(jī)時(shí),此時(shí)電機(jī)由于被車輛拖動(dòng)而旋轉(zhuǎn),此時(shí)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)變?yōu)榘l(fā)電機(jī)(圖10)。
BMS可以根據(jù)電池充電特性曲線(充電電流、電壓變化曲線與電池容量的關(guān)系)和采集電池溫度等參數(shù)計(jì)算出相應(yīng)的允許最大充電電流。MCU根據(jù)電池允許最大充電電流,通過(guò)控制IGBT模塊,使“發(fā)電機(jī)”定子線圈旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)角速度與電機(jī)轉(zhuǎn)子角速度保持到發(fā)電電流不超過(guò)允許最大充電電流,以調(diào)整發(fā)電機(jī)向蓄電池充電的電流,同時(shí)這也控制了車輛的減速度,具體過(guò)程如圖11所示。
文章來(lái)源:控制與傳動(dòng)
《電氣控制技術(shù)及實(shí)訓(xùn)教程》以培養(yǎng)讀者電氣控制技術(shù)能力為主要目的,理論與實(shí)踐相輔相成,重點(diǎn)突出理論與實(shí)踐相結(jié)合?!峨姎饪刂萍夹g(shù)及實(shí)訓(xùn)教程》共分7章、包含22個(gè)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目?;A(chǔ)理論方面:《電氣控制技術(shù)及實(shí)訓(xùn)教程》主要介紹常用的低壓電器、電氣控制系統(tǒng)的基本環(huán)節(jié)、電氣控制線路的分折方法、電氣控制的基本線路。實(shí)踐教學(xué)方面:主要介紹電動(dòng)機(jī)電器的拆裝及檢修、電氣控制線路基本環(huán)節(jié)及檢修、常用機(jī)床電氣控制線路及常見(jiàn)故障的排除?!峨姎饪刂萍夹g(shù)及實(shí)訓(xùn)教程》的特點(diǎn):集教學(xué)、實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)、實(shí)習(xí)為一體,以電氣控制技術(shù)的應(yīng)用能力、設(shè)計(jì)能力和創(chuàng)新能力培養(yǎng)為目的。《電氣控制技術(shù)及實(shí)訓(xùn)教程》可以作為普通高等工科院校工業(yè)自動(dòng)化、電氣工程及自動(dòng)化、機(jī)電一體化等相關(guān)專業(yè)的教材,也可供高職高專等相關(guān)專業(yè)選用,并可作為電氣技術(shù)人員的培訓(xùn)和參考資料。