电机驱动技术的发展现状与前景展望

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新能源汽车电机驱动系统控制技术分析

新能源汽车电机驱动系统控制技术分析

新能源汽车电机驱动系统控制技术分析摘要:随着社会的发展,汽车已经成为了人们最主要的交通方式,随着科学技术的发展,新的能源汽车应运而生,它抛弃了传统的燃料和燃料,让汽车可以帮助人们更好的生活,也可以减少对环境的污染。

电机传动是新能源汽车的关键部件,对其进行优化和改进,可以有效地提升新能源汽车的质量,同时也可以通过优秀的电动机传动系统来提升企业在激烈的市场竞争中的核心竞争力。

关键词:新能源汽车;电机驱动系统;控制技术1.新能源汽车电机驱动系统控制技术概述新能源汽车的电机驱动系统中,电磁驱动器是实现电机驱动的关键部件,利用电机的转速来调整电机的转速,可以实现电机的驱动。

在永磁同步电动机中,三相的定子在一百二十度的角度上产生的磁场会在空气间隙内不停地转动,而由稀土永磁铁组成的正弦磁场可以维持转子的位置,当转子转动轴系与转动轴线系统重合时,定子磁场可以带动转子磁场转动,从而实现新型汽车电机的驱动控制器的解耦控制。

电动机的调速范围必须扩大,无论是恒功率区还是恒转距区都是一样,低速运行的横转距区可以在爬坡的时候有很大的转距来启动,而在高速度下的恒功率区低转距可以让新能源汽车在平台上快速地运行。

同时,新能源汽车还必须要有再生刹车的功能,这样才能让电池得到更多的电能,才能将新能源汽车的能量发挥到极致。

电机必须要能适应恶劣的环境,适合大规模的工厂制造,而且对电机的维护也很容易,而且价格也很便宜。

因此,用户在选购新能源汽车的电动机时,要考虑到电动机能否实现双向控制、电动机能否回收电能、刹车和再生能源。

2.新能源汽车电机驱动控制技术分类2.1直流电机驱动控制技术在新能源汽车的研制与生产中,首先被广泛采用的是直流电动机的驱动技术。

在晶闸管还没有研制出来之前,用电驱动的车辆,还得靠着机械来调整车速。

为了调节电动机电枢电压,采用了多组电池的串联数目。

很明显,这是一种比较死板、低效、不可靠的技术,而且在使用过程中,还会产生一些顿挫,影响到行车的舒适性和安全性。

新能源汽车驱动电机技术研究

新能源汽车驱动电机技术研究

新能源汽车驱动电机技术研究新能源汽车是近几年来快速发展的领域。

与传统内燃机驱动汽车相比,新能源汽车有着更优秀的环保性能,减少了对自然环境的污染,也是解决气候变化问题的一种手段。

随着政府各种政策的支持,新能源汽车的销售量也在逐年增加。

而随着电动汽车的普及,驱动电机技术的研究也变得越来越重要。

一、电动汽车的驱动电机技术发展历程电动汽车的发展前景一直备受关注,但由于电动汽车的驱动电机技术一直较为落后,限制了电动汽车的发展。

而在长期的发展中,驱动电机技术也经历了几个阶段的发展。

1. 直流电机阶段最早的电动汽车使用直流电机作为驱动电机,这种电机通常是由可逆的电池组提供动力,在使用过程中具有很高的效率。

但是,直流电机需要使用大型的电容器存储电能,使得电机效率受到了较大的限制。

2. 交流电机阶段随着电子技术的进步,现代的电动汽车大多采用交流电机作为驱动电机,这种电机相对于直流电机来说,功率密度更高,效率更高,也更加具有抗干扰技术。

但是,交流电机的控制技术相对而言更加复杂,电机的可靠性也受到了比较严重的制约。

3. 磁共振电机阶段磁共振电机是电动汽车领域的新一代驱动电机技术。

这种电机基于磁共振理论,能够实现高效、高功率且低噪音的驱动效果。

磁共振电机的应用在电动汽车上,具有当世所有电机中最高的功率密度,支持从几马力到几百马力的所有级别的电动汽车,是未来发展的趋势。

二、新能源汽车驱动电机技术的研究现状1. 驱动电机的设计研究电动汽车的驱动电机系统由多种关键部件组成,如电机、电控器、变速器等。

在新能源汽车生产中,为保证驱动电机的实际性能与设计同步,需要开展一系列研究设计工作。

此外,电动汽车驱动电机还是一个系统集成的过程,需要各项技术协同工作,特别需要加强底盘、悬挂、转向等配套技术工作的研究。

2. 驱动电机的控制研究电动汽车驱动电机的控制系统是整个汽车系统的关键部件之一。

目前,通过动态系统模型的分析和仿真,大量研究表明,通过优化和改进控制算法、提高控制精度,可以改善电动汽车动态性能和经济性能,降低能源消耗和排放量。

我国新能源汽车驱动电机产业发展现状及趋势研究

我国新能源汽车驱动电机产业发展现状及趋势研究

我国新能源汽车驱动电机产业发展现状及趋势研究目录一、内容概览 (2)1.1 研究背景与意义 (2)1.2 国内外研究现状综述 (3)1.3 研究内容与方法 (5)1.4 论文结构安排 (6)二、我国新能源汽车驱动电机产业发展概述 (8)2.1 新能源汽车驱动电机技术发展历程 (9)2.2 我国新能源汽车驱动电机产业市场规模 (10)2.3 我国新能源汽车驱动电机产业竞争格局 (11)三、我国新能源汽车驱动电机产业发展现状分析 (13)3.1 驱动电机类型及技术路线分析 (14)3.2 驱动电机主要生产企业及产品分析 (15)3.3 技术创新与研发投入情况分析 (16)3.4 存在的问题与挑战分析 (17)四、我国新能源汽车驱动电机产业发展趋势预测 (18)4.1 市场需求预测 (19)4.2 技术发展趋势 (20)4.3 政策环境展望 (21)4.4 产业链协同发展前景 (22)五、结论与建议 (23)5.1 研究结论总结 (25)5.2 对产业发展的建议 (26)5.3 研究局限与未来展望 (27)一、内容概览随着全球气候变化和环境污染问题日益严重,新能源汽车作为低碳、环保的交通工具,受到了各国政府和市场的高度重视。

我国新能源汽车产业在国家政策的支持下,取得了显著的发展成果,其中驱动电机作为新能源汽车的核心部件之一,其产业发展现状及趋势备受关注。

本文档将对我国新能源汽车驱动电机产业发展现状进行详细分析,包括产业规模、技术水平、市场需求等方面的现状;同时,通过对国内外驱动电机产业发展趋势的研究,探讨我国驱动电机产业未来的发展方向和战略选择。

在分析现状的基础上,本文档还将提出一些建议,以期为我国新能源汽车驱动电机产业的发展提供有益的参考和借鉴。

1.1 研究背景与意义随着全球能源结构的转型和低碳经济的发展,新能源汽车作为未来汽车产业的重要发展方向,正受到各国政府和企业的高度关注。

新能源汽车产业已经进入了快速发展的阶段,特别是驱动电机作为新能源汽车的核心部件,其技术水平直接影响到整车的性能和经济性。

2024年直流电动机市场前景分析

2024年直流电动机市场前景分析

2024年直流电动机市场前景分析引言直流电动机是一种广泛应用于各个行业的电动机类型。

随着科技的不断进步和行业的不断发展,直流电动机市场正处于一个快速发展的阶段。

本文将对直流电动机市场的前景进行分析,以期为相关企业和投资者提供有价值的参考和决策依据。

市场规模与趋势直流电动机市场在过去几年呈现出稳步增长的趋势,预计未来几年这种增长态势将继续保持。

根据市场研究和调查机构的数据,直流电动机市场规模在过去五年中以每年10%的速度增长,预计将在未来五年中保持相似的增长率。

直流电动机市场主要受到工业领域需求的推动,包括制造业、输电与配电、交通工具等领域都对直流电动机有着相当大的市场需求。

市场驱动因素直流电动机市场的增长主要受到以下几个因素的驱动:1.工业自动化需求增加:随着制造业的不断发展和现代化进程,工业自动化程度的提高使得直流电动机的需求增加。

直流电动机可以提供高效的动力输出,满足工业生产线的需求。

2.新能源车辆的发展:近年来,新能源车辆的快速发展带动了直流电动机市场的增长。

直流电动机作为新能源车辆的核心动力源之一,具有高效、环保等优势,被广泛应用于电动汽车、混合动力汽车等领域。

3.可再生能源的推广:可再生能源的推广也对直流电动机市场的发展起到积极的促进作用。

直流电动机可以与太阳能电池板、风力发电机等可再生能源设备相结合,提供可靠稳定的动力输出。

市场竞争态势直流电动机市场竞争激烈,主要厂商包括ABB、西门子、英国电气、东芝等。

这些公司拥有较强的技术实力和市场影响力,占据了市场的主要份额。

同时,新兴的本地企业也在逐渐崛起,通过技术创新和产品差异化来拓展市场份额。

市场前景展望直流电动机市场前景仍然广阔。

随着工业自动化水平的提高、新能源车辆和可再生能源的推广,直流电动机的需求将继续增长。

此外,智能制造、智能家居等新兴领域的发展也将为直流电动机市场注入新的增长动力。

然而,直流电动机市场面临着一些挑战,如新技术的涌现、竞争加剧、市场需求的不稳定等。

混合励磁电机技术综述与发展展望

混合励磁电机技术综述与发展展望

混合励磁电机技术综述与发展展望一、本文概述随着能源危机和环境问题的日益突出,高效、环保的电机技术成为当前研究的热点。

混合励磁电机作为一种新型电机,结合了传统电励磁电机和永磁电机的优点,具有高效、高功率密度和良好的调速性能,因此在电动汽车、风力发电、工业驱动等领域具有广阔的应用前景。

本文旨在对混合励磁电机技术进行综述,分析其发展现状、基本原理、结构特点、控制策略以及应用领域,并展望其未来的发展趋势。

通过深入研究混合励磁电机技术,有助于推动电机技术的创新与发展,为实现绿色、可持续的能源利用提供理论支持和实践指导。

二、混合励磁电机的基本原理与特点混合励磁电机是一种结合了电励磁和永磁励磁的电机,其基本原理在于通过同时利用电励磁和永磁励磁产生的磁场,以实现电机性能的优化和提升。

在混合励磁电机中,永磁体提供了基础磁场,而电励磁部分则用于调节和增强磁场,以满足电机在不同运行条件下的需求。

高效率:由于永磁体的存在,混合励磁电机在运行时可以产生较强的磁场,从而提高电机的效率。

同时,通过电励磁的调节,可以进一步优化电机的运行效率。

良好的调速性能:通过调节电励磁部分的电流,可以改变电机的磁场强度,从而实现电机的调速。

这种调速方式响应速度快,调节范围宽,使得混合励磁电机在需要频繁调速的应用中具有优势。

高功率密度:混合励磁电机结合了永磁电机和电励磁电机的优点,可以在保持较高效率的同时实现较高的功率密度,适用于对电机性能要求较高的场合。

良好的适应性:混合励磁电机可以通过调节电励磁部分的电流来适应不同的负载和运行条件,因此在一些负载变化较大的应用中具有较好的适应性。

混合励磁电机具有高效率、良好的调速性能、高功率密度和良好的适应性等特点,这些特点使得混合励磁电机在许多领域具有广泛的应用前景。

随着技术的不断进步和应用需求的不断提高,混合励磁电机将在未来的电机技术发展中占据重要的地位。

三、混合励磁电机的关键技术混合励磁电机作为一种先进的电机技术,其设计和实现涉及多个关键技术。

商用车电驱桥发展现状综述

商用车电驱桥发展现状综述

商用车电驱桥发展现状综述商用车电驱桥是指通过电动机驱动车轮的动力传动系统。

随着新能源技术的发展和环保意识的增强,商用车电驱桥作为一种高效、低污染的动力传动形式,正逐渐受到人们的关注和重视。

本文将对商用车电驱桥的发展现状进行综述。

一、商用车电驱桥的定义及作用商用车电驱桥是指将传统的机械传动系统替换为电动机直接驱动车轮的动力传动系统。

与传统的内燃机驱动系统相比,商用车电驱桥具有能量效率高、零排放、噪音低等优点。

它可以提高车辆的驱动性能和经济性,同时减少对环境的污染。

二、商用车电驱桥的发展历程商用车电驱桥的发展可以追溯到20世纪90年代。

当时,电动汽车技术刚刚起步,商用车电驱桥尚属于实验阶段。

随着电池技术的进步和电机控制技术的发展,商用车电驱桥得到了快速的发展。

现如今,商用车电驱桥已经成为新能源商用车的主要动力传动形式。

三、商用车电驱桥的市场现状商用车电驱桥的市场规模逐渐扩大。

特别是在公交车和物流车等城市运输领域,商用车电驱桥已经得到广泛应用。

一方面,政府对新能源车的政策支持力度加大,鼓励商用车企业采用电驱桥技术。

另一方面,市场对绿色出行的需求增加,商用车电驱桥的环保性能得四、商用车电驱桥的技术挑战商用车电驱桥的发展面临一些技术挑战。

首先是电池技术的限制,商用车需要大容量的电池来提供足够的续航里程,而目前电池的能量密度和充电速度还无法满足需求。

其次是电机控制技术的提升,商用车需要高效可靠的电机控制系统来实现精确的驱动控制和能量回收。

此外,商用车电驱桥的可靠性和安全性也是亟待解决的问题。

五、商用车电驱桥的发展趋势商用车电驱桥的发展趋势主要体现在以下几个方面。

首先,电池技术将持续改进,提高能量密度和充电速度,从而提高商用车的续航里程。

其次,电机控制技术将更加智能化和高效化,实现更精确的驱动控制和能量回收。

此外,商用车电驱桥还将与其他新能源技术相结合,如光伏发电和氢能源等,实现更加清洁和可持续的能源利用。

六、商用车电驱桥的前景展望商用车电驱桥作为新能源技术的重要应用领域,具有广阔的市场前景。

电机驱动技术的发展现状与前景展望

电机驱动技术的发展现状与前景展望

电机驱动技术的发展现状与前景展望电机控制技术方面,随着数字化技术的不断发展,电机控制系统的精确度和性能得到了大幅提升。

传统的PI控制方法已经无法满足复杂系统的需求,随之而来的是模糊控制、神经网络控制、遗传算法控制等高级控制方法的应用。

这些控制方法在提高电机驱动系统的性能、响应速度和精度方面取得了显著的效果。

此外,现代电机驱动系统中还普遍采用了多级电源、空间矢量调制等技术,进一步提高了系统的效率和可靠性。

电机转子技术方面,目前正逐渐出现新的转子材料和设计,以提高电机的性能。

高效率、高可靠性和高功率密度是电机转子技术的主要目标。

传统的铁磁材料已经无法满足新一代高功率电机需求,因此出现了许多新材料,如永磁体、新型长石陶瓷等。

这些新材料具有更高的饱和磁感应强度和更低的能量损耗,有效提高了电机的功率密度和效率。

此外,新材料的应用还有助于减小电机的体积和重量,提高电机的整体性能。

在未来,电机驱动技术将有以下的发展趋势和前景:1.能量效率的提升:随着对环境保护意识的增强和对能源消耗的大力减少,未来的电机驱动技术将更加注重能量效率的提升。

研究人员将继续探索新的材料和设计方法,以提高电机的效率和降低能量损耗。

2.高功率密度的实现:未来的电机驱动技术将需要在保持高性能的同时,减小电机的体积和重量。

为了实现高功率密度,研究人员将进一步优化转子结构和材料,同时改进电机控制系统的设计。

3.智能化和自适应控制:未来的电机驱动系统将更加智能和自适应。

研究人员将进一步发展先进的控制算法和传感器技术,以实现电机的自动化控制和故障检测,并实现与其他智能设备的互联。

4.绿色和可持续发展:未来的电机驱动技术将更加注重环境保护和可持续发展。

研究人员将进一步研究新能源电机和可再生能源电机技术,以及电机废弃物的处理和循环利用。

总之,电机驱动技术的发展前景非常广阔。

随着科技的不断进步和需求的不断增加,电机驱动技术将继续取得重大突破和新的应用,推动各个领域的发展。

机电一体化技术的现状与发展趋势

机电一体化技术的现状与发展趋势

在当今科技飞速发展的时代,机电一体化技术作为一门高度融合了机械工程、电子技术、自动控制等多学科领域的先进技术,正展现出蓬勃的生机与广阔的发展前景。

它不仅深刻地改变着人们的生产方式和生活方式,也为推动社会的进步和经济的发展发挥着至关重要的作用。

本文将对机电一体化技术的现状进行深入剖析,并探讨其未来的发展趋势。

一、机电一体化技术的现状(一)广泛应用领域机电一体化技术已经广泛应用于各个行业和领域。

在制造业中,它被应用于数控机床、自动化生产线、工业机器人等设备的研发和制造,极大地提高了生产效率和产品质量。

在交通运输领域,汽车的电子控制系统、轨道交通的自动化设备等都离不开机电一体化技术的支持。

在航空航天、医疗器械、农业机械等领域,机电一体化技术也发挥着重要作用,不断推动着相关行业的发展和进步。

(二)技术融合不断深化机电一体化技术的显著特点之一就是技术的高度融合。

机械工程与电子技术的紧密结合,使得机械设备具备了智能化、自动化的功能。

自动控制技术的应用,实现了对机械设备的精确控制和高效运行。

传感器技术、计算机技术、通信技术等也与机电一体化技术相互渗透,不断丰富和完善着机电一体化系统的性能和功能。

这种技术融合的趋势使得机电一体化产品更加智能化、便捷化、高效化。

(三)数字化、网络化发展随着信息技术的飞速发展,机电一体化技术也朝着数字化、网络化的方向快速演进。

数字化技术使得机械设备能够更加精确地采集和处理各种数据,实现对生产过程的实时监测和控制。

网络化则使得机电一体化系统能够与其他设备和系统进行远程通信和数据交换,实现资源的共享和协同工作。

数字化、网络化的发展使得机电一体化技术在远程监控、故障诊断、维护管理等方面具有更大的优势,提高了系统的可靠性和可维护性。

(四)智能化水平不断提高智能化是机电一体化技术发展的重要趋势之一。

通过引入人工智能、机器学习等技术,机电一体化设备能够具备自主学习、自主决策和自主适应的能力。

工业机器人能够根据不同的任务和环境自动调整动作和操作方式,实现更加灵活和高效的生产。

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H a r b i n I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y课程学术报告课程名称:电机与电器学科最新发展动态设计题目:电机驱动技术的发展现状及前景展望姓名:王胤燊学号:11S006014指导教师:梁维燕院士邹继斌教授杨贵杰教授翟国富教授时间:2012.7.10哈尔滨工业大学电机驱动技术的发展现状及前景展望王胤燊(哈尔滨工业大学电气工程系,黑龙江哈尔滨150001)摘要:一个多世纪以前电动机的发明使其成为工业革命以后的主要驱动力之一。

它在各种机械运动中的广泛应用使生活变得简单并最终推动了人类的进步。

逆变器的出现推动了交流电机速度和转矩控制的发展,这使得电机在仅仅30年就应用到了不可思议的领域。

功率半导体元件和数字控制技术的进步使得电机驱动具有了鲁棒性并且能够实现高精度的位置和速度控制。

交流驱动技术的应用也带来了能源节约和系统效率的提高。

这篇文章回顾了交流电机逆变技术的发展和应用中所起的作用,并介绍了电机驱动技术的发展前景。

未来更有效更强劲的电机驱动技术的发展对于实现不污染电网系统和提高生产力这样的节能环保型驱动很重要。

PRESENT STATE AND A FUTURISTIC VISION OF MOTOR DRIVE TECHNOLOGYW ANG Yinshen,(Dept of Electrical Engineering, Harbin Institute of Technology, Harbin 150001, China) Abstract:One of the main driving force behind the industrial revolution was the invention of the electric motor more than a century ago. Its widespread use for all kinds of mechanical motion has made life simple and has ultimately aided the advancement of human kind. The advent of the inverter that facilitated speed and torque control of AC motors has propelled the use of electric motor to new realms that was inconceivable just a mere 30years ago. Advances in power semiconductors along with digital controls have enabled realization of motor drives that are robust and can control position and speed to a high degree of precision. Use of AC motor drives has also resulted in energy savings and improved system efficiency. This paper introduces some futuristic vision for the motor drive technology. The development of more efficient, more powerful electric motor drives to power the demands of the future is important for achieving energy savings, environmentally harmonious drives that do not pollute the electrical power system, and improving productivity.1引言电机本体及其控制技术在近几年取得相当大的进步。

这要归功于半导体技术的空前发展带来的电力电子学领域的显著进步。

电机驱动产业发展的利处已经触及各种各样的设备,从大型工业设备像钢铁制造厂、造纸厂的轧钢机等,到机床和半导体制造机中使用的机电一体化设备。

交流电机控制器包括异步电机控制器和永磁电机控制器,这两者在电机驱动业的全过程中起着关键性作用。

图1所示为电流逆变器(异步电机控制器)和交流伺服驱动器(永磁交流电机及其控制器)。

图1所示的控制器使用了此行业技术所能提供的最新的功率半导体器件并采用了矢量控制方法中最先进的电机驱动控制算法。

目前这样的控制器在各工业商业场合中无所不在。

由于交流驱动技术的应用变得更广泛,就很难忽略一个事实:被机电系统能量转换设备消耗的电能中电机消耗大部分,超过整个行业电能产出的70% .在现定的这种情况下,未来的家用电器设备将很快采用电机驱动技术,像洗衣机以及一些高压交流电设备中。

图1电流逆变器因此把研发重点集中在更高效率、更小尺寸、使用更少原材料、对环境更无害、平均无故障时间间隔长、易回收的产品上是很重要的。

安川公司想成为这一领域的一份子。

在电机驱动行业中应用的理念、想法和设备很适用于从代用能源如太阳能和风能中获取能量。

因此,电力电子学在这些设备中起着重要作用并不惊奇。

电机驱动行业在解决未来的能源危机中将成为主力军,同时也将对环境保护贡献卓著。

2交流电机驱动现在的工业中把交流电机驱动分为明显不同的两类:异步电机驱动和永磁交流电机驱动。

两者基本区别在于性能和成本上。

异步电机仍然是现在工业的主要设备。

采用异步电机的一般不需要十分精确地位置和速度控制。

这样的设备众所周知的代表性应用为“通用交流电机”。

然而,生产半导体器件的产业和其他较复杂的产业需要较高的精度和受控动作。

永磁电机成为满足上述条件的首选,由于它们尺寸更小,效率更高,惯性更低,并因此具有更好的可控性。

这样的电机被归类为伺服电机并且被永磁交流电机驱动器控制,一般要比与其配对的异步电机要贵。

2.1通用交流电机驱动器—V/f 控制通用交流电机驱动器的电源柜与永磁交流电机驱动器很相似。

这两种驱动器都被称为电压源型逆变器,一个即将明确的术语。

由于电拓扑包含一个大直流总线电容作为滤波器,并且由于它的电压被调制成各种幅值各种频率的电压之后输送给交流电机,这样的逆变拓扑结构被称为电压源型逆变器并称为现在交流电机驱动器不可分割的一部分。

图2所示为一目前交流电机驱动器的典型原理图。

图2交流电机驱动器通用交流电机驱动器一般为异步电机提供恒定磁通。

因为电机的磁通是施加给电机的电压与频率的比值,利用这个比值不变来实现恒磁通操作。

电机电流随负载几乎成线性增长。

传送带和其他摩擦负荷需要这样的配置文件。

对于离心负载像风扇和泵,电机中的磁通可以被改成按照平方函数变化。

通过这样处理,电机消耗的能量变成速度的立方函数,这可以节省很多能量。

尽管V/f的比值用这些措施保持恒定,和恒速度相比还是可以节省很多能量,在速度保持恒定的情况下相当大的能量损失在阀门或阻尼控制上。

由于负载的转矩特性具有平方的形式,所以在较低速度范围内降低电压来进一步提高效率是可能的。

由此而带来的效率提升极其显著以至于2000年京都议定书成员国们同意把风扇和泵由以往的生产线直接控制操作改为通过交流电机驱动器来操作以节约能源和减少工厂的整体碳排放量。

不仅对那些国家甚至对全人类来说把固定速度的风扇和泵转变为可变速率都是非常重要和有意义的。

2.2高性能交流电机驱动器—矢量控制尽管大部分工业设备需要并不复杂的V/f控制,但仍然有相当一部分设备需要更高的性能。

这样的设备包括机床主轴驱动器,造纸机,拉丝机和钢铁工业中的夹送辊,电梯,石油勘探顶部驱动器,印刷机,轧钢机和其他需要低速大转矩的设备。

这样的性能在过去可以用直流电机来实现,而现在逐步被矢量控制的交流电机所取代。

矢量控制这一术语在技术上是指产生转矩的输入电流被控制为与异步电机中的磁场正交以产生最佳转矩。

基于这样的方向控制被称为场定向控制。

和直流电机相似,现在交流电机也能够独立控制磁通量和电机转矩来实现高性能。

场定向控制的基本思想是把输入三相时变电流转变成电机中两相时变的成分:α和β成分。

这些α和β成分之后被转化成和电机气隙磁场同步旋转的两轴(d轴和q轴)因而使其与交流电机的旋转磁场相对静止(图3(a))。

通过保持d轴和q轴的正交关系及控制q轴成分,即使在停止条件下也可以产生最佳转矩。

电机电流从三相到d-q轴的转变需要转子的瞬时位置和速度,这是由安装在交流电机轴上的脉冲编码器来实现的。

在直接场定向控制中,交流电机中气隙磁场的位置和大小来源于电机输入电压和电流的测量。

把被测磁通和一稳定的参考磁通比较,然后将其接入调节器来调节q-轴磁通为零以实现两正交轴之间的完全去耦。

被测磁通的d-轴分量也被用于计算电机产生的电磁转矩,再将此转矩与参考转矩比较。

然后转矩调节器控制转矩产生电流成分来实现期望速度下的期望转矩。

来自于编码器的角度信息被直接用于执行从三相到两轴的转变,反之亦然。

间接场定向控制的控制原理和直接场定向控制十分不同。

在间接场定向控制情况下,气隙磁场并不是明确计算出来的。

感应电机转差率是在测量电流参数的基础上计算出来的。

所得的转差率被用于计算偏离角,此偏离角又被加到来自编码器的转角信息以获得气隙磁场的正确位置。

这个新估计出来的角度用于转变过程这样d-轴电机电流和气隙磁场完全一致,可以实现高性能转矩控制即使是在停止的条件下。

显然和直接场定向控制相比是一个重大的优势。

然而,电机转差率和偏离角的计算需要有关转子参数的信息,而这些参数对温度和其他操作条件十分敏感。

在较高容量的电机中这一敏感性更加明显。

在较高速的情况下,间接场定向控制方法中供微处理器计算转差率和偏离角用的编码器分辨率和计算时间是主要的限制因素。

这种局限在直接场定向控制方法中和同时采用这两种类型的控制方法中是不存在的—停止和低速范围下间接场定向控制和高速范围内直接场定向控制是一种经典的现代控制方法,鉴于现在的微处理器具有足够的鲁棒性来进行两种方法的计算并且可以根据基于电机速度的可设置的状态标志位来决定从一种算法转到另一种算法。

图3所示为两种类型控制的典型控制原理图和坐标变换的概念。

2.3高性能交流电机驱动器—测器控制在上述讨论的控制方案中及图3所示,编码器反馈构成不可或缺的一部分。

不幸的是,在很多工业应用中,害怕任何一根传载编码器信号的信号线中断或者编码器本身可能由于电机所处的高温和潮湿等恶劣环境而无法操作。

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