新能源汽車新能源汽車是指采用非常規(guī)的車用燃料作為動力來源(或使用常規(guī)的車用燃料、采用新型車載動力裝置),綜合車輛的動力控制和驅(qū)動方面的先進技術(shù),形成的技術(shù)原理先進、具有新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)的汽車。新能源汽車電機控制原理,其核心就是變頻調(diào)速技術(shù)的應(yīng)用。
我們知道新能源汽車大多所用的驅(qū)動電機類型有三相永磁同步電機、三相交流異步電動機等,當給輸入電機三相平衡均勻的正弦交流電能時電機就可以旋轉(zhuǎn),對外輸出轉(zhuǎn)矩,新能源汽車所配備的電源是直流電源,驅(qū)動電機時需要將電源提供的直流電轉(zhuǎn)換為三相交流電,這個轉(zhuǎn)換裝置叫做電機控制器,英文縮寫是MCU,電機控制器是如何工作的呢?下面小編就簡單的闡述一下電機控制器的工作原理。
下面我們看一下新能源汽車永磁同步電動機控制系統(tǒng)組成框圖(見圖1):
在控制方法中,磁場定向控制(FOC)和直接轉(zhuǎn)矩控制(DTC)作為交流電動機的兩種高性能控制策略,在實際中得到了廣泛的應(yīng)用,最初僅用于異步電動機的控制,現(xiàn)在已經(jīng)被擴展到同步電動機、永磁同步電動機的控制上,對電機的啟動、加速、運轉(zhuǎn)、減速及停止進行控制。根據(jù)不同電機的類型及電機的使用場合有不同的要求時,通過控制達到快速啟動、快速響應(yīng)、高效率、高轉(zhuǎn)矩輸出及高過載能力的目的。
在電機控制中,三相逆變器(見圖2)是最重要的部分,它是將輸入的直流電轉(zhuǎn)換為交流電的功率部分,它即屬于主回路部分,也屬于控制執(zhí)行部分,本文內(nèi)容主要是講解三相逆變器的工作原理。
接下來我們要看一看逆變器的內(nèi)部,也就是主回路電路圖(見圖3),由6個IGBT(絕緣柵雙極型晶體管)組成,每一相輸出線和正負直流母線之間各連接一只IGBT功率管,我們稱連接正極母線的IGBT與輸出端節(jié)點為“上橋臂”,稱連接負極母線的IGBT與輸出端節(jié)點為“下橋臂”,每一相的上、下橋臂統(tǒng)稱為“半橋”,6個IGBT的序號一般為T1~T6(小編習慣用VD1~VD6),第一相的上橋臂是T1(或VD1),其他的IGBT所對應(yīng)的位置應(yīng)從PWM的坐標圖里去找,小編這里先買個關(guān)子!
為了能夠?qū)⑤斎氲闹绷髯兂山涣麟姡?個IGBT會從T1~T6(或VD1~VD6)依序循環(huán)的導(dǎo)通和關(guān)閉,并依次的間隔60°順序?qū)ǎɑ蜿P(guān)斷),U/V/W三相的相位差為120°,這也就意味著和第一相(U相)上橋臂導(dǎo)通(或關(guān)斷)時刻間隔120°的IGBT為第二相(V相)的上橋臂,和第二相(V相)上橋臂導(dǎo)通(或關(guān)斷)時刻間隔120°的IGBT為第三相(W相)的上橋臂,下橋臂的序號很好辨別,大家都知道一個周期的正弦交流電所經(jīng)過的角度是360°(2π)、其中正半波經(jīng)過180°(π)會從第二象限進入第三象限,變?yōu)樨摪氩ú⒔?jīng)過180°(π)。大家想一想,在每一相的上、下橋臂能同時導(dǎo)通嗎?可以有疊加關(guān)系嗎?答案很肯定,當然不可以,因為上下橋臂中間直接連接并作為這一相的輸出端,如果有同時導(dǎo)通或者是疊加導(dǎo)通會導(dǎo)致正負母線之間直接跨導(dǎo),造成短路,顯然這樣是禁止發(fā)生的。所以當某一相的上橋臂導(dǎo)通區(qū)間內(nèi)下橋臂是不可以導(dǎo)通的,也就是完全關(guān)斷狀態(tài),上橋臂導(dǎo)通180°(π)后立刻關(guān)斷、這視為此相的正半波。另外哪一項在上橋臂關(guān)斷時刻起導(dǎo)通并經(jīng)過180°(π)就為此相的下橋臂。如圖4.
每一相間隔120°的循環(huán)輸出就會產(chǎn)生交流電了,連接永磁同步電動機后就會建立旋轉(zhuǎn)磁場,電機轉(zhuǎn)子就可以旋轉(zhuǎn)并對外做功了。