本文探讨了一种应用于电动汽车驱动的外转子混合励磁无刷电机的研究,这种电机结合了永磁、增磁和弱磁三种工作模式,以适应不同的性能需求。在电机设计和控制策略方面,文章深入分析了电机的工作原理和控制方法。
首先,电机的运行涉及到定子绕组的电流和反电动势,以及控制器母线电压。根据给出的公式(7),控制器母线电压等于定子绕组在导通阶段的稳态电流和反电动势之和,加上内阻产生的压降。公式(8)进一步表示转矩系数与电流的关系。
电机有三种工作模式:
1. 基本工作模式:当电机转速小于或等于额定转速,且负载扭矩小于或等于额定电磁扭矩时,励磁绕组无需工作,电机可满足力矩和速度要求。此时,电机的控制方式类似于常规永磁无刷电机,采用速度和定子电枢电流的双闭环PWM控制。
2. 增磁工作模式:如果电机转速小于或等于某一阈值,但负载扭矩超过基本模式下的要求,无法仅靠永磁通和额定电流满足力矩,此时通过增加励磁来提升扭矩,同时采用速度和定子电流的双闭环串级控制系统,以及励磁电流的闭环调节系统。
3. 弱磁工作模式:当电机需要高速运行,即转速超过额定转速时,通过减少励磁电流实现弱磁升速,以达到更高的运行速度。
实验结果显示,所研发的外转子混合励磁无刷电机具有优秀的增磁和弱磁效果。在保持控制器母线电压不变的情况下,通过调节励磁电流,电机的最高转速相应变化,增磁时转速下降,弱磁时转速上升。这表明电机可以有效地扩展低速扭矩,并实现类似传统有刷直流电机的恒功率弱磁升速。
总结来说,这种电动汽车驱动用的外转子混合励磁无刷电机是新能源汽车技术的重要进展,它提供了一种高效、灵活的驱动方案,能够适应不同工况下的扭矩和速度需求。通过增磁和弱磁控制策略,实现了性能优化和效率提升,对电动汽车领域的技术创新具有积极意义。未来,进一步的试验和完善将有助于该技术的广泛应用。