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异步电动机(感应电动机)在新能源汽车中的应用

来源:本站    发布时间:2016-7-1 8:29:15   点击量:

(1)异步电动机介绍

  感应电动机又称“异步电动机”,即转子置于旋转磁场中,在旋转磁场的作用下,获得一个转动力矩,因而转子转动。 转子是可转动的导体,通常多呈鼠笼状。定子是电动机中不转动的部分,主要任务是产生一个旋转磁场。旋转磁场并不是用机械方法来实现。而是以交流电通于数对电磁铁中,使其磁极性质循环改变,故相当于一个旋转的磁场。这种电动机并不像直流电动机有电刷或集电环,依据所用交流电的种类有单相电动机和三相电动机。

(2)异步电动机的特点

  异步电动机有下面的优点:结构紧凑、坚固耐用;运行可靠、维护方便;价格低廉,体积小、质量轻;环境适应性好;转矩脉动低,噪声低。交流异步电动机成本低而且可靠性高,逆变器即便损坏而产生短路时也不会产生反电动势,所以不会出现急刹车的可能性。因此,广泛应用于大型高速的电动汽车中。三相笼型异步电动机的功率容量覆盖面很广,从零点几瓦到几千瓦。它可以采用空气冷却或液体冷却方式,冷却自由度高、对环境的适应性好,并且能够实现再生制动。与同样功率的直流电动机相比较,效率较高、重量约要轻一半左右。

  同时它有下面的缺点:功率因数低,运行时必须从电网吸收无功电流来建立磁场;控制复杂,易受电机参数及负载变化的影响;转子不易散热;调速性能差,调速范围窄。

  优势分析:新能源汽车专用的电动机,通过从电池中获取有限的能量产生动作,所以要求其在各种环境下的效率都要很好。因而,在性能上要求比一般工业用的电动机更加严格。适合作为电动汽车专用的电机需要满足几个特性:由高速化而生的小型轻量化(坚固性)、高效性(一次充电后的续驶里程长)、低速大转矩情况下的大范围内的恒定输出特性、寿命长以及高可靠性、低噪声性和成本低廉。 但是现实中全部满足以上几个特性的电机还未被开发出来。目前更适于新能源汽车的电机是交流异步电机和PM电动机。

(3)异步电动机的控制系统

  由于交流三相感应电机不能直接使用直流电,因此需要逆变装置进行转换控制。新能源汽车减速或制动时,电机处在发电制动状态,给蓄电池充电,实现机械能转换为电能。在新能源汽车上,由功率半导体器件构成的 PWM 功率逆变器把蓄电池电源提供的直流电变换为频率和幅值都可以调节的交流电。三相异步电动机逆变器的控制方法主要有 V/f恒定控制法、转差率控制法、矢量控制法和直接转矩控制法(DTC)。20世纪90年代以前主要使用前两种控制方式,但是因转速控制范围小,转矩特性不理想,而对于需频繁起动、加减速的电动车并不适合。现在,后两种控制方式目前处于主流的地位。

(4)异步电动机的应用现状

  在美国,异步电动机应用的较多,这也被人为是和路况有关。在美国,高速公路已经具有一定的规模,除了大城市外,汽车一般以一定的高速持续行驶,所以能够实现高速运转而且在高速时有较高效率的异步电动机得到广泛应用。在我国,随着高速公路规模的发展,交流异步电动机在新能源汽车上的应用也会越来越重要。

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