有刷直流电机基本驱动电路驱动电路用在使用了某类控制器并且要求速度控制的应用中。驱动电路的目的是为控制器提供改变BDC电机中绕组电流的方法。驱动电路允许控制器对BDC电机的供电电压进行脉宽调制。就功耗来说,这样的速度控制方法在改变BDC电机的速度方面比起传统的模拟控制方法效率要高很多。传统的模拟控制要求与电机绕组串联一个额外的变阻器,这样会降低效率。驱动BDC电机的方法多种多样。有些应用场合*要求电机往一个方向运转。前者采用低端驱动,后者采用**驱动。使用低端驱动的优点是可以不必使用FET驱动器。FET驱动器的用途是:1.将驱动MOSFET的TTL信号转换为供电电压的电平。2,上海应用电动车用电动机.提供足以驱动MOSFET的电流(1)3.提供半桥应用中的电平转换。对于绝大多数PIC®单片机应用,第二点通常不适用,这是因为PIC单片机的I/O引脚可提供20mA的拉电流。注意,在每个电路中,电机的两端都跨接有一个二极管,目的是防止反电磁通量(BackElectromagneticFlux,BEMF)电压损坏MOSFET。BEMF是在电机转动过程中产生的。当MOSFET关断时,电机的绕组仍然处于通电状态,会产生反向电流。D1必须具有合适的额定值,上海应用电动车用电动机,上海应用电动车用电动机,以能够消耗这一电流。BDC电机的双向控制需要一个称为H桥的电路。直流电机的调速方式有电枢变阻、电枢调压和改变磁通三种。上海应用电动车用电动机
推动车辆克服各种滚动阻力、空气阻力、加速阻力和爬坡阻力。制动时将动能转换为电能回馈给能量存储系统。现代电动汽车与传统的燃油汽车不同,其动力驱动系统可以省去复杂笨重的机械齿轮变速机构就能提供满足车辆行驶速度范围宽和负载变化大的转矩转速特性,即低速恒转矩和高速恒功率,其理想的转矩/转速特性见图1。电动汽车可选择单电机或双电机驱动,也可采用轴式电机或轮式电机。目前在市场上销售的小功率电动汽车如电动轿车中,都采用结构简单的单电机动力驱动系统,而中、大功率电动汽车如电动客车一般采用单电机或双电机结构动力驱动系统。驱动系统分类编辑语音电动汽车动力驱动系统根据电机电流类型可分为交流驱动系统(ACDrives)和直流驱动系统(DCDirves),交流驱动系统又可分为感应电机驱动系统(IMDrives)和同步电机驱动系统(SMDrives),同步电机驱动系统又可分为永磁同步电机驱动系统(PMSMDrives)和开关磁阻电机驱动系统(SRMDirves)。当前商业化电动汽车中应用的动力驱动系统有三类:直流驱动系统、感应电机驱动系统和永磁同步电机驱动系统,**产品分别有标致106EV、通用EVI和本田EVlPus。随着电力电子技术、微电子技术和控制技术的发展,数字化交流驱动系统。上海常规电动车用电动机生产厂家永磁同步电机具有高比功率(可以远大于1kW/kg)、高效率(可达到97%)、高功率因素和高成本等特点。
电机的噪音能够得到衰减,并且此时MOSFET(或BJT)中的开关损耗也可以忽略。一般来说,针对给定的电机用实验的办法找到满意的PWM频率是一个好办法。如何使用PIC单片机来产生控制BDC电机速度的PWM信号?一个方法是通过编写专门的汇编或C代码来交替翻转输出引脚的电平(1)。另一个方法是选择带有硬件PWM模块的PIC单片机。Microchip提供的具有该功能的模块为CCP和ECCP模块。许多PIC单片机都具有CCP和ECCP模块。请参见产品选型指南了解具有这些功能模块的器件。注1:Microchip的应用笔记AN847给出了使用固件对I/O引脚进行脉宽调制的汇编代码例程。CCP模块(捕捉比较和PWM(CaptureCompare和PWM)的英文缩写)能够在一个I/O引脚上输出分辨率为10位的PWM信号。10位分辨率意味着模块可以在0%至100%的范围内实现210(即1024)个可能的占空比值。使用该模块的优点是它能在I/O引脚上自主产生PWM信号,这样解放了处理器,使之有时间完成其他任务。CCP模块*要求开发者对模块的参数进行配置。配置模块包括设置频率和占空比寄存器。ECCP模块(增强型捕捉比较和PWM(EnhancedCaptureCompare和PWM)的英文缩写)不*能提供CCP模块的所有功能,还可以驱动全桥或半桥电路。
有刷直流电机转子转子(也称为电枢)由一个或多个绕组构成。当这些绕组受到激励时,会产生一个磁场。转子磁场的磁极将与定子磁场的相反磁极相吸引,从而使定子旋转。在电机旋转过程中,会按不同的顺序持续激励绕组,因此转子产生的磁极绝不会与定子产生的磁极重叠。转子绕组中磁场的这种转换被称为换向[1]。有刷直流电机电刷和换向器与其他电机类型(即,无刷直流电机和交流感应电机)不同,BDC电机不需要控制器来切换电极绕组中电流的方向,而是通过机械的方式完成BDC电机绕组的换向。在BDC电机的转轴上安装有一个分片式铜套,称为换向器。随着电机的旋转,碳刷会沿着换向器滑动,与换向器的不同分片接触。这些分片与不同的转子绕组连接,因此,当通过电机的电刷上电时,就会在电机内部产生动态的磁场。注意电刷和换向器由于两者之间存在相对滑动,因而是BDC电机中**容易损耗的部分,这一点很重要。有刷直流电机永磁体永磁体有刷直流(PermanentMagnetBrushedDC,PMDC)电机是世界上**常见的BDC电机。这类电机使用永磁体产生定子磁场。PMDC电机通常用在包括分马力电动机在内的应用中,这是因为永磁体比绕组定子具有更高的成本效益。驱动系统是能量存储系统与车轮之间的纽带,其作用是将能量存储系统输出的能量(化学能、电能)转换为机械能。
效率提高到72%~76%。但这种电机有“嗡嗡”的高频噪声,靠齿轮减速后效率仍不理想,有刷换相器的使用使电机寿命无法再提高。③有刷压制绕组电机。这种电机通过将绕制好的铜线压制成一种新型绕组,其效率可提高到74%~78%。这种电机仍然被较多电动自行车厂家采用,但其存在的效率、噪声、寿命缺陷仍然是必须改进的问题。轮毂式有齿轮传动的有刷直流电机,由盘形电枢有刷电机和齿轮减速兼传动系统两部分构成。盘形电枢是高速转动的转子。轮毅式有齿轮传动的有刷直流电机的构造如图2-2所示。电机的转矩通过轴传递给***级齿轮,经齿轮减速带动轮毂外壳转动[2]。有刷有齿轮毂电机的盘形电枢是薄片形,体积很小,重量特轻,安装方便。绕组编制好之后,用树脂加玻璃纤维放进模内热压成型,在运行中由于电刷和换向器摩擦,又有齿轮啮合减速,所以有刷电机的运行声音比无刷电机声音要大。为了适应轮毂结构,将有刷电机设计成电枢放在外边作为转子,磁钢放在电机之内作为定子,多块磁钢配多个绕组,设计转速为180r/min左右的低速电机。图2-3(a)所示为电机外转子中尚未经过压力整形的电枢绕组,,在绕组以内是呈平面环状整齐排列的换向片。图2-3。电机是电动汽车的驱动单元,它的技术性能直接影响车辆运行的动力性和经济性。上海电动车用电动机特征
电动汽车运行性能的好坏主要是由其驱动系统决定的。上海应用电动车用电动机
它的技术性能直接影响车辆运行的动力性和经济性,所以需要通过计算机辅助设计,对电机的电磁场、温度场和应力场进行有限元分析。选择设计符合电动汽车运行要求的电机,具有调速范围宽、起动转矩大、后备功率高、效率高、功率密度大和可靠性高的特性。如对感应电机,要求提高额定工作点(基频100Hz以上)和工作电流密度,降低铜耗(高导电率材料)和铁耗(高磁导率)。而且,电机采用液体冷却提高热容量,减少体积和质量。电机技术与电力电子技术、微电子技术和控制技术完美结合,**后发展成为可靠、易维护、高功率密度、高集成度的智能电机。牵引电机种类多,应用在电动汽车上的电机主要包括直流电机、鼠笼式感应电机、永磁同步电机(包括永磁无刷直流电机)和开关磁阻电机。驱动系统直流电机直流电机具有调速性能好平滑和精确、控制简单、成本低、笨重和维护性差等特点。串励式直流电机起动转矩高和宽恒功率调速范围,适合在牵**域应用。直流电机的调速方式有电枢变阻、电枢调压和改变磁通三种。电力电子技术和微电子技术的发展使得直流斩波技术在现代直流调速中飞速发展,PWNI式IGBT斩波器流行,使得直流电机的功率因数、工作效率(80%~90%)、动态性能和转矩脉动性得到明显改善。上海应用电动车用电动机
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