二、交流异步电动机调速控制系统
交流异步电动机常见的调速方法包括3种:一是变级调速;二是变频调速;三是变转差率调速。
采用变级调速,电动机转向的改变仅需变换磁场三相电流的相序即可,可使控制电路简化。但是,交流异步电动机采用变级调速属于有级的调速方式,调速的机械特性不如直流电动机。
采用变频调速控制技术,可使电动汽车的制动能量回收控制更加便捷,控制电路更加简单。
变转差率调速方法有定子调压调速、转子串电阻调速和串级调速等,因其结构复杂,应用较少。
目前,交流调速已经成为满足各种生产工艺要求及节约电能的重要措施。在多种交流调速方法中,变频调速的应用发展最快,虽然变频器的生产成本稍高,但其调速性能和装置效率始终处于各种调速方法之首,所以,现在变频调速的应用已成为交流电动机调速的主流。
三、开关磁阻电动机调速控制系统
开关磁阻电动机调速控制系统(SRD)是当今世界最新、性能价格比最高的调速系统。它是一种基于改变供电电源频率的调速方式,即交流变频调速。开关磁阻电动机调速控制系统已经实现智能化与模块化,不但调速性能优越,而且各种保护功能也很完善,现已经大量使用。这项技术调速范围宽广,机械特性良好,启动、制动性能卓越,并且具有节能、易维护等优点。
SRD系统是开关磁阻电动机与电力电子技术相结合而产生的一种机电一体化装置,主要由开关磁阻电动机、功率变换器、单片机、电流和位置检测器五大部分组成。开关磁阻调速电动机的调速功能是由开关磁阻电动机转子位置检测器、功率变换器及控制器(即单片机)共同配合实现的。
功率变换器是开关磁阻电动机运行时所需能量的提供者,是连接电源与电动机绕组的开关部件,它将电源能量馈人电动机,也可以将电动机内的磁场储能反馈回电源,其功率变换电路所用的开关部件为快速绝缘栅双极型晶体管。
单片机为SRD系统的控制核心,只需通过修改软件即可满足用户多种性能要求。
随着科技能力的不断进步,以及半导体集成控制技术水平的提高,SRD系统必将得到广泛应用。
四、无刷直流电动机调速控制系统
(1)无刷直流电动机调速控制原理无刷直流电动机(PLDCM)是一种新型的机电一体化产品,它既有异步电动机结构简单、运行可靠和维护方便的特点,又有直流电动机调速性能好的优点,所以广泛应用于电动汽车。
目前,国外一些公司开发有无刷直流电动汽车控制系统专用集成电路,使得无刷直流电动机的控制电路更加简单。这种控制电路具有集成度高、电路简单、抗干扰能力强等特点。
无刷直流电动机控制系统的工作原理框图如图2所示。
无刷直流电动机的工作过程如下。
蓄电池电压经内部稳压电源后作为提供控制器内部电子元器件的工作电压向PWM主处理芯片提供电压,PWM主处理芯片按照无刷电动机的霍尔信号对3路MOS管驱动电路给出有选择性的打开和关闭信号,以完成对电动机的换相。同时,PWM主处理芯片根据转把(加速踏板)的输人电压大小,将相应脉冲宽度的方波信号和3路MOS管导通信号混合,以达到控制电动机速度的目的。
MOS管是大电流开关元件,其导通和关闭时间受导通信号与PWM芯片信号合成的混合信号控制。
欠压保护电路在蓄电池电压降低至控制器设定值以下时,停止PWM芯片信号输出,避免蓄电池因过放电而损坏。
限流保护电路是对控制器输出的最大电流进行限制,以保证控制器、电动机等不会出现允许范围以上的大电流。
(2)无刷直流电动机与控制器连接无刷直流电动机与控制器的连接如图3所示。