(文章來源:智能汽車網(wǎng))
1989 Isao 提出了將電機定子繞組打開,將兩個將兩個逆變器從繞組兩端分別供電的結構如圖1所示
考慮自媒體讀者電力電子知識水平參差不齊,本文會以較通俗的方式介紹電動車雙電壓系統(tǒng)的設計原理。讓即便只有初中物理知識水平的人也能看懂。
圖1中 Ud是一個儲能部件電池,如池塘里能游動的魚,電池里電能是魚。逆變器是一個魚塘進出門網(wǎng)。電動機是消耗電能的,就好比煮魚的廚房。如果要做出一頓大餐讓吃貨滿意。那么就需要根據(jù)吃貨(電動機的需求去煮魚)。電動機需要根據(jù)車輛的運動特性來需求調配電力。所以呢,什么樣的電機驅動系統(tǒng)才是最佳的電控系統(tǒng)呢?
調配電力能力跟車輛需求特性匹配的電控系統(tǒng)。異步(同步)電動機定子需求的是正弦波。而電池供給的直流小幅波動電壓(電池電量不同會有偏移)。這就要求逆變器使用高速開關器件(IGBT,GTO,MEOST)將電池電能調配成正弦波。這正弦波是不同電壓,不同頻率的。
根據(jù)"solar to service"(太陽能到服務人們生產(chǎn)生活的效率)的三個效率,及電動車電能使用調配補能方式的分析中,我們知道,60V以內(nèi)的安全電壓適用于補能方式補充。所以有了一個雙電壓的方案。按這個方向去優(yōu)化純電動汽車的電驅系統(tǒng),并給出一個可行的控制方案。這是本文的內(nèi)容。
圖1的雙逆變器異步(同步)電動機控制原理是一種推拉式供電方式,有利于提高電機供電電壓。此外還有人提出過雙定子繞組,雙轉子電機等等。這些都是可以用來作為雙電壓系統(tǒng)的方式。但這些方式中,有且只有一種在一定工況下是最優(yōu)的。
因電能的使用方式千變?nèi)f化,條條道路通北京,目前作者也無法判斷哪一種電池+逆變器+電機是新能源汽車電控的最佳控制方式,只是利用所有時間去深入淺出學習這方面的知識。我們設定一種工況,這種工況是以取代摩托車、電單車為目標的小型2座、4座電動車。以純電續(xù)航160公里電池(12~30度),最高車速60~120km車長2600~4000mm(寶駿e100,比亞迪e1、元,本田飛度等等,電機功率在30~70KW之間)。
我們在這里的工況下設計一種低成本的新能源車輛控制方案。稱為工況1電控方案。電控方案中,160公里電池組可以自由方便地擴展,有車載充電器停車即充。車主可以很方便地補能故不存在里程焦慮問題?,F(xiàn)在問題是如何將電機+電控+電池的工況1電控方案做到最佳!
我們設定Ud/2為48V~60V。暫定額定值為50V
根據(jù) 劉鳳君 著作《多電平逆變技術及其應用》課本。異步電機兩端的逆變器可以是三相兩電平SPWM逆變器,也可以是三相三電平或多電平逆變器。交流電機兩端的逆變器橋臂是可以對稱,也可以是非對稱的,每一相繞組逆變器兩端直流電壓可以是相等,也可以不相等。
這樣的技術原理給電動車電控設計帶來了極大的方便。為了最簡單易于理解,我們設定4個電池組供電都是額定電壓50V直流。逆變器是三電平三相逆變器。在這樣的設計下主回路如下圖
在圖4中50V額定電池電壓,加在電機的線電壓峰谷差是200V,故電機線電壓有效值約為141V。在工況1電控方案中。70KW最高電機線電流在300A以內(nèi)。這是較經(jīng)濟的電機電流。也就是說,工況1電控方案中是單軸驅動的70KW峰值功率的最佳方案。如果使用兩軸四驅可以滿足絕大多數(shù)乘用車的工況動力需求。
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