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了解电动汽车的电动机控制

2020-04-01 16:34:58191 ℃

一位哲人曾经说过:知识如果不系统,那和段子有什么区别?

电动汽车现在如火如荼,我们都知道电动机性能彪悍。但电动机到底是怎么控制的呢?可能很多朋友并不了解,我写这篇文章就带你从古到今了解电动机的控制方式,让大家了解电动机控制的思路和办法,为了方便大家理解,我尽量不引入任何公式。

既然是从古到今,那么大家就不能着急,因为在人类刚刚使用电动机作为动力的时候,的确是有很多看似愚蠢但是没有办法的事情。

一说到电动机,大家肯定都知道直流电动机和交流电动机,所以,文章也要分成两个大部分,一个是直流电动机的控制,另外一个是交流电动机的控制。

直流电动机

直流电动机的原理大家都知道,不过是通电导体在磁场中受力,为了让导体转起来,需要不断的改变电流方向,因为如果不改变电流方向,导体只能转半圈,所以,对于直流电动机来讲,换向器是极为重要的。

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直流电动机原理

黄色视频网站成也换向器,败也换向器。

黄色视频网站因为有换向器,在结构确定的情况下,直流电动机转子的受力就是由电流和磁场强度决定的。磁场强度与励磁有关,励磁可以单独控制,所以直流电动机的转矩就直接与电流相关了。

黄色视频网站电动机控制控的是什么?转多快和有多大劲。

转多快是怎么来的?就是有多大劲!所以归根结底是电动机有多大劲,也就是转矩。

所以,调速调的是啥?转矩。

黄色视频网站OK了,直流电动机转矩直接与励磁和电流相关,我们都知道欧姆定律,电流与电压和电阻相关,所以对于直流电动机而言,调节电压、串接电阻、改变励磁都可以调速,且转矩和电压电流励磁都是线性关系。

黄色视频网站所以,直流电动机的调速太简单了。

这几种调速方式都可以让直流电动机转矩发生变化从而转速发生变化,但是也各有特色。

调节电压的方式最为简单,调速范围也大,用的最多,但是需要有调节直流电压的装置。调节励磁也可以平滑调速,但是范围不大,一般配合调压调速进行小范围的弱磁升速。串接电阻呢,一般就是加入和切除电阻,调速范围也不小,但是一般是有级的调速。

黄色视频网站综上,直流电动机调速,以调节电压最为方便。

前面说过,调节电压需要有改变直流电压的设备,但是我们都知道,交流电可以直接用变压器,直流点调压可没有那么简单。

于是,20世纪60年代以前,有一种调速方式应用广泛,那就是用发电机组给直流电动机供电,也就是用交流电动机带动直流发电机发电,然后让发出来的直流点再去带动直流电动机,再有一台发电机用于给直流电动机励磁,你没看错,为了让一台直流电动机正常拖动负载,需要至少两台与之容量相当的电机驱动和发电,还要一台用于励磁,设备多,体积大,成本高,效率低,这就是所谓的G-M系统。你还别觉得搞笑,20世纪60年代以前,这种系统真的广泛使用。

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这就是晶闸管

1957年,晶闸管问世,到20世纪60年代,成套的晶闸管整流装置也很快面世,这货可以把交流电整成直流电。终于,晶闸管取代了G-M系统,使电动机的控制进入了新的时期,也就是晶闸管-电动机调速系统,简称V-M系统。V-M系统通过控制晶闸管的开通时机来获得不同电压的直流电,直接驱动直流电动机,看上去很美,但是晶闸管这东西,其实就是巨大的二极管,只有单向导电,不能反着流,但是电动机有时候在制动的时候需要发电回馈能量啊,完了,这事V-M系统必须增加另一套变流装置回馈能量,变流装置直接增加一倍;除此之外,早期晶闸管对过电压、过电流和电压电流的尖峰都十分敏感,一不小心就烧坏;另外,频繁打开晶闸管会导致电力系统谐波和无功功率,特别是在电动机低速运行时候,系统谐波电流很大,无功功率很高,从而污染电网。

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PWM原理

黄色视频网站随着电力电子技术和器件的发展,PWM技术成熟了,PWM其实就是通过高速的开关来实现直流的调压,一个周期内,开的时间长,平均电压就高,关的时间长,平均电压就低,调起来很方便,只要开关速度够快,电网的谐波就少,且电流更为连续。这货与电动机一见面,就大有取代V-M系统之势,这就是直流PWM调速。

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