现代电机设计与控制技术 主要内容 一、仿线 二、异步电机设计及其控制技术14-24 三、永磁电机设计及其控制技术25-49 四、电动汽车的历史、现状与未来50-65 1 引子1：传统电机设计方法的缺陷（磁路法） 图0.1 局限原因分析图 2 引子2：磁路法困难重重 3 引子3：研发新型电机、降成本的必然选择？FEM 图0.2 减成本分析图 4 一、仿真技术与现代电机设计 图1 异步电动机磁场云图 图2 输出转矩曲线 绕组电流曲线 问题一： 什么是仿真？ 问题二： 什么是有限元分析？ 问题三： 什么是现代电机设计？ 6 问题一：什么是仿真？ 仿真（simulation），即使用项目 模型 对项目的具体功能进行实际模拟，根据目标 （技术指标）要求对模拟结果进行判断。 模拟过程 模拟结果 要求目标 项目仿真的硬件是计算机，软件是 基于 某种项目某种特性的专业分析软件。 7 u公司目前的仿真软件情况 Ø 电机本体设计 电机电磁场专业仿真分析软件 Easimotor； Ø电机机械设计 机械结构力学专业仿真分析软件 Ansys； Ø电机控制系统设计 电机及控制系统仿真设计软件 Matlab Simulink； 8 问题二：什么是有限元分析？ 有限元分析 (FEA)的基本概念： 用较简单的问题代替复杂问题后再 求解。 它将求解域看成是由许多称为有限元的小的 互连子域组成，对每一单元假定一个合适的 近似解，然后推导求解这个域总的满足条件 ，从而得到问题的解。 9 u剖分及有限元模型实例 图5 有限元分析应用例图 10 问题三：什么是现代产品开发 ？ Ø 现代产品开发过程 产品开发过程大体分为设计、分析和制造 三个重要环节。 图6 现代产品开发流程图 11 Ø现代电机设计过程 12 Ø现代电机设计过程2(现代设计流程) 图7 现代电机设计流程图 13 二、异步电机设计及其控制技术 2.1 三相异步电机介绍 Ø转子磁场与定子磁 场不同步，落后于定 子磁场，形成转差。 (式1) 图1三相异步电机模型图 14 2.2 三相异步电动机的T型等效电路图 Ø空载试验？ Rm、 Xm 、pm、pFe Ø堵转试验？ R1、R2’ 、X1、X2’ 15 2.3 异步电动机的向量图 ü异步动电机向量图的作用 ？ 图2 异步动电机向量图 16 2.4 异步电机的三种主要运行方式 交流电网直接驱动运转 V/F转速开环运转 FOC矢量控制运转 17 2.5 异步电机的三种主要运行方式1 （性能对比） 图3 交流电网直接供电 图4 V/F转速开环运转 图5 FOC矢量运转1 图6 FOC矢量运转2 18 2.5 异步电机的三种主要运行方式2 （FOC框图） 图7 基于转子磁场定向的异步电机矢量控制原理图 19 2.5 异步电机的三种主要运行方式3 （FOC参设） 图8 基于转子磁场定向的异步电机矢量控制参数设置框图 20 2.5 异步电机的三种主要运行方式4 （性能对比） 表1 异步电机三种主要运行方式性能对比表 21 2.6 交流电机设计经典公式 (式2) (式3) CA 的物理意义： 反映产生单位计算转矩所耗用的有效材料（铜、铝 或电 工钢）的体积，并在一定程度上反映了结构材料的耗用量。 22 Ø三种异步电机设计的几个问题 问题一： J9九游会 - 真人游戏第一品牌工频异步电机、变频异步电机、FOC控制异步电 机设计有何异同？ 问题二： 工频异步电机、变频异步电机、FOC控制异步电 机设计的难易程度是否相同？ 问题三： 工频异步电机、变频异步电机、FOC控制异步电 机的试验过程有何异同？ 23 n简单小节 ü我公司所涉及异步电机的类型 高压、油机、煤机、电动汽车用三相异步电机； ü我公司所涉及异步电机的控制方式； 开环不变频、开环变频、闭 FOC ü我公司所涉及异步电机的试验； 常规高压三相异步电机试验； 变频考核+常规三相异步电机试验； 全工况考核三相异步电机试验(控制器) 。 24 三、永磁电机及其控制技术 1、永磁同步电机的种类 永磁同步电机的种类繁多，按照定子绕组 感应 电动势的波形的不同，可以分为： • 梯形波永磁同步电机(BLDCM) • 正弦波永磁同步电机(PMSM) 按照转子结构形式，可以分为： • 表贴式永磁同步电机 • 内嵌式永磁同步电机等… 25 2、永磁同步电机的结构形式1 图1 表贴式结构 图2 内嵌式结构 26 2、永磁同步电机的结构形式2* 图3 其他结构形式1 27 2、永磁同步电机的结构形式3 * 图3 其他结构形式2 28 2、永磁同步电机的结构形式4 * 图3 其他结构形式3 29 2、永磁同步电机的结构形式5 * 图3 其他结构形式4 30 3、交流永磁电机驱动系统的特点 优点：采用稀土永磁励磁，效率高，功率密度大，重量轻， 体积小； 缺点：电机运行时温升不能太高，容易导致退磁；散热要求 高，成本高； 特点： 无刷直流：控制器简单，输出转矩大，转矩脉动大，弱磁调 速技术还不成熟； 永磁同步：转矩脉动小；调速性能好，弱磁调速范围宽，控 制器复杂。 31 4、永磁同步电机的电磁功率 如果忽略电枢电阻的影响，则 (式1) 上式的前半部分称为基本电磁功率，由永磁磁场与 电枢 磁场相互作用产生；后半部分因凸极效应产生，称为附加电 磁功率或磁阻功率。 32 6、表征永磁同步电机性能的几条曲线、表征永磁同步电机性能的几条曲线、永磁同步电动机的典型向量图 图6 容性去磁 图7 中性去磁 图8 感性去磁 35 7、电压极限圆与电流极限圆和电机控制的关系 图9 弱磁控制与最大转矩电流比控制 a) 表贴式 b) 内嵌式 36 p电动汽车专用电机对比分析 37 p一体化设计的缘由 图1 电动机矢量控制系统框图 38 u设计思路的转变 Ø为什么在PMSM中要考虑控制器？ PMSM电机的运行状态由控制器唯一决定，控 制器根据电机的运行转速、负载指令、根据内部控 制策略、控制算法与调制技术唯一决定电机的运行 状态。不同的控制策略、控制算法以及功率拓扑结 构、控制器参数可以改变相同工况下的电机性能。 39 Ø为什么在PMSM中要考虑控制器 因素一 ü供电电源变频变压 图2 控制影响对比图1 40 Ø为什么在PMSM中要考虑控制器 因素二 ü控制器参数、控制策略、调制技术影响电机的稳 态运行性能； 图3 控制影响对比图2 41 Ø为什么在PMSM中要考虑控制器 因素三 ü 电机齿槽转矩、反电动势纹波、谐波电流综合作 用产生转矩脉动； 图3 电机本体影响图 42 Ø为什么在PMSM中要考虑控制器 因素四 ü边频带谐波电流产生电磁噪音，控制器与电机综 合作用产生的电磁噪音； 图4 调制指数不同噪音对比图 43 p如何确定PMSM的设计指标 ü确定设计指标的基本流程 图1 PMSM设计基本流程图 44 u如何确定PMSM的设计指标1 ü指标分配的主要内容 • 空载反电势 • 波形畸变率 • 齿槽转矩 • 电枢反应 • 额定电压 • 弱磁性能 • 高效区域 图2 反电势初始取值参考图 45 u如何确定PMSM的设计指标2 ü指标的设计原则 • 额定电压：根据工况首要确定的参数； • 空载反电势：根据基本性能计算得到的参数； • 空载静磁场；对冲片要进行优化设计； • 波形畸变率：越小越好； • 齿槽转矩：越小越好； • 电枢反应：判断负载工况，选择合理的控制策略， 不能过饱和； • 弱磁性能：根据要求选择合适的磁钢结构。 46 p在PMSM设计重要考虑控制器的哪些因素1 ？ ü控制策略(控制算法) 控制策略对电机稳态性能的影响 图1 PMSM 控制策略对电机性能的影响图 47 u在PMSM设计重要考虑控制器的哪些因素2 ？ ü调制技术 PMSM的常用调制技术 • SPWM(540/2) • SVPWM(540/1.732) 48 n简单小结 ü基于机电一体化电机与传统电机的差别， 在设计过程中，必须基于系统角度对电机 性能进行设计，同时，必须考虑控制器对 电机性能的耦合因素； ü控制策略； ü调制方式； ü控制器参数。 49 四、电动汽车的历史、现状与未来 1、电动汽车的历 图1 电动汽车发展历程图 50 ü1834年世界上第一辆电动汽车 图2 西博兰斯.斯特町 1834发明 第一辆电动车是由安德森在1832到1839年之间发明的。这辆电动车所用的 蓄电池比较简单，是不可再充的。随后，斯特町应用法拉第电磁感应原理组装 了一台电动三轮车，电磁感应原理在这辆电动车上的应用开启了新技术在电动 车的用之门。 51 ü1873年世界上第一辆可供实用的电动汽车 图3 英国人 罗伯特•戴维森 1873年发明 早在19世纪后半叶的1873年，英国人罗伯特•戴维森制作了世界上 最初的可供实用的电动汽车。这比德国人戴姆和本茨发明汽油发动机汽 车早了10年以上。 52 ü1895年世纪之战 “第一届国际汽车大奖赛” ICV BEV 图4 世纪PK ICV胜出 1895年6月11 日，第一届国际汽车大奖赛在法国巴黎举 行，全程1135公里。蒸汽车夺得冠军，历时48小时47分钟， 平均时速为23公里。尽管电动车因续驶里程问题未能完成 比赛，但是，这辆电动车的参赛向世人证明了电动车的可 靠性，是电动汽车史上一个重要的里程碑。 53 2、电动汽车的现状 口述 2011北京国际车展感受 54 目前全球十大畅销电动汽车简介 NO1 NO1 美国 特斯拉 Model S 特斯拉一出生便拥有了Elon Musk的天才和执着的基因，特斯拉 Model S(报价、 图片) 目测将在市场上掀起一股不小的动静，而特斯拉豪华电动车也被媒体称为电动 汽车中的又一个“苹果” ，果然真如此，Tesla Model S 车型的续航里程达300英里（约 480公里），价格也在5~6万美元左右，特斯拉Model S为目前为止全球最火爆的电动 汽车。 55 目前全球十大畅销电动汽车简介 NO2 NO2 美国 特斯拉 Roadster 特斯拉 Roadster是第一辆使用锂电池技术每次充电能够行驶320公里以上的电动车。 该项世界纪录（501公里）也是由Roadster在2009年10月27 日澳洲举办的Global Green Challenge上创立的。100公里加速时间仅为3.7秒。根据08年9月的报道，Roadster每公里 耗电量为0.135度（千瓦时），效率高达92% 。Roadster的美国最低售价为109000美元。 在欧洲大陆的最低售价为84000欧元。身为电动车，Roadster在欧洲也有资格享有政府补 贴。 56 目前全球十大畅销电动汽车简介 NO3 NO3 中国 比亚迪 e6 比亚迪e6用良好的性能和出众的品质，获得了很多人的认可。电力驱动 e6车最 大的特点。在全功率下，e6 的0～100km/h的时间少于10s，最高时速被限定在140km， 在驾驶感受方面完全可以和传统汽车媲美。e6单次充电综合行驶里程可达300公里， 是目前世界上续驶里程最长的纯电动车，百公里耗电量为21.5度，相比传统能源汽车 可以节省近60%的使用费用。该车的官方指导价为：36.98万-39.98万。 57 目前全球十大畅销电动汽车简介 NO4 NO4 德国 宝马 ActiveE 宝马 ActiveE 电动汽车是以BMW 1系双门轿跑车为基础研发出的纯电力驱动车， 拥有和宝马 1系双门轿跑车一样的舒适性。它以32千瓦时高压锂离子电池储存能量， 使用220伏/32安电源充满电量只需4~5个小时，而160公里的平均续航里程，能满 足包括上下班在内的城市出行需求。BMW ActiveE的售价在87.8万元左右。 58 目前全球十大畅销电动汽车简介 NO5 NO5 中国 上海荣威E50 荣威E50的电池组总计容量为18千瓦时，60公里/ 时均速工况下，续航里程为180公 里，还采用了轻量化设计，总重量还不到230公斤，占整车重量的1/5，寿命长达2000次 以上完全充放电，厂家为其提供5年或10万公里免费质保，凡在电池质保期内损耗率超 过20%均可免费更换新电池。荣威E50价格在12~23.49元之间，北京、上海等城市享有 国家和J9九游会 - 真人游戏第一品牌地方财政补贴8-12万元。 59 目前全球十大畅销电动汽车简介 NO6 NO6 日本 日产聆风 日产聆风，自2009年发布至今已经4年了，目前它已经成为了在日本非常畅销的纯 电动汽车，同时在欧洲和北美也获得了不错的销售成绩。新款的聆风采用了新的前格栅、 新的车身颜色和新的轮毂设计。新款聆风的常规充电时间相比现款车型缩短了一半，从 8个小时缩短到了4个小时，一次充电可行驶160公里，它将更加节省能耗。该车的起步 售价在30万元以下。 60 目前全球十大畅销电动汽车简介 NO7 NO7 美国 雪佛兰沃蓝达 雪佛兰沃蓝达(报价、图片)该车是增程型电动车，运作模式为一般的中低 速行驶由主电动机驱动，高速行驶时辅助电动机也将介入共同驱动车辆。沃蓝 达最高时速160公里，最大行驶里程超过500公里，完全能够满足日常代步需求。 售价价为49.8万元。 61 目前全球十大畅销电动汽车简介 NO8 北汽E150EV是基于北汽e系列研发而来，而平台技术则来自smart ，该车最高时 速120公里每小时，续航里程为150公里，慢充电时间为6至8小时左右。政策方面， 在北京电动汽车专用牌照无需通过摇号渠道获取，且购买北汽E150EV还可获得12 万元补贴，出去补贴优惠后E150EV纯电动车的价格预计将在10~12万元的幅度。 62 目前全球十大畅销电动汽车简介 NO9 奇瑞瑞麒M1-EV电动车在外观上与普通汽油版车型完全一样，瑞麒M1-EV一次 充电续驶里程可达120-150公里， 标准充电时间为6-8时，这款纯电动车的变速箱 非常简单易用。充电快捷、方便，紧急情况下还可以进行 快速充电，半个小时即 可充到电池电量的80% 。销售价格为14.98-22.98万元。 63 目前全球十大畅销电动汽车简介 NO10 同悦二代纯电动汽车设定的最大时速为100公里/小时，最大续航里程为100 公里。江淮加强了电动车整车防水性能，保证电池不受进水困扰。充电时间方 面，同悦电动车在专用充电桩上2小时可充满电，在家用220V 电源上需要6小时 充满。第二代同悦纯电动汽车的售价为20万元左右。 以上排名来源于 /daogou/remenddqc.html 64 3、电动汽车的未来 任何一个产业的形成，都是井喷式的，何时发力，上帝也不知 ！ 一但到来，火山喷发，势不可挡！ Come on，baby! 65 Thanks very much ！

　　2、成为VIP后，下载本文档将扣除1次下载权益。下载后，不支持退款、换文档。如有疑问请联系我们。

　　3、成为VIP后，您将拥有八大权益，权益包括：VIP文档下载权益、阅读免打扰、文档格式转换、高级专利检索、专属身份标志、高级客服、多端互通、版权登记。

　　4、VIP文档为合作方或网友上传，每下载1次， 网站将根据用户上传文档的质量评分、类型等，对文档贡献者给予高额补贴、流量扶持。如果你也想贡献VIP文档。上传文档

　　九游会官网 J9平台

　　2023年09月贵州黔西南州事业单位面向由政府安排工作退役士兵（退出消防员）考聘安置12人笔试历年高频考点试题专家题荟萃附带答案详解.pdf

　　2023年07月甘肃西北师范大学招考聘用硕士研究生笔试历年高频考点试题专家题荟萃附带答案详解版.pdf

　　英语六年级下陕旅版Unit5Whatishelikeppt课件.pdf

　　牛津上海版小学英语5年级下册 Module 1 Unit 1 What a mess! 公开课PPT课件3.pptx

　　原创力文档创建于2008年，本站为文档C2C交易模式，即用户上传的文档直接分享给其他用户（可下载、阅读），本站只是中间服务平台，本站所有文档下载所得的收益归上传人所有。原创力文档是网络服务平台方，若您的权利被侵害，请发链接和相关诉求至 电线) ，上传者

　　九游会官网 J9平台