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    六相电动推杆系统主要优点

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    点击次数:更新时间:2018-05-11 09:05:24

     过去1kW左右的小型电动车电动推杆系统均采用三相技术方案,其要点是:电机用一套三相绕组,3个霍尔位置传感器,电子换相驱动器用一套6个桥臂逆变器,每个桥臂用两个功率开关管并联,只需六个栅极驱动电路?而新的六相技术方案要点是:电机用两套三相绕组,六个霍尔位置传感器,电子换相驱动器用两套六个桥臂逆变器,每个桥臂用一个功率开关管,需要12个栅极驱动电路,两套电流环控制?显然,六相技术方案增加了电机和控制器复杂性,成本稍有增加,目的是换取技术上的优势?与常用的三相电动推杆系统相比,六相电动推杆系统主要有如下优点:

      1)电机运行时转矩波动减少,运行较平稳,振动和噪声较低?这是由于相数增加倍,一个电气周期内换相状态数从6增加到12,转矩波动频率增加了一倍?它由两套三系统组成,一套系统换相时,另一套系统处于稳定工作状态,使电机力矩波动幅度下降?这都有利于降低电机的振动和噪声,也有利于改善低速运行性能?

      2)在同样功率条件下,总工作电流分配到两个逆变器上,每个桥臂功率开关管容量可降低一半?如果原来的三相逆变器每个桥臂由两个功率开关管并联的话,现在的双三相系统每个桥臂只需要一个功率开关管,从而免除功率开关管并联的均流问题?也就降低了对功开关管特性一致性的要求,可更充分利用所选择功率开关管的容量?

      3)虽然状态变化频率增加一倍,但对于每一套三相系统来说,一个电气周期内换相状态数仍然是6,状态变化频率并没有增加,从这个角度看,系统损耗不会增加?

      4)提高可靠性?当其中一组逆变器出现故障时,另外一组还可正常工作,虽然输出力矩下降了,但系统仍可继续运行,不至于突然停车?

      5)两套绕组电枢反应磁动势在空间有30°相移,可以采取一套电机驱动,另一套电机产生去磁作用的运行方式,有利于扩大弱磁控制范围?

     

    两种六相无刷直流电动机绕组结构方案

    这里介绍的一种小型电动车用六相电动推杆是采用原有三相电动推杆铁心改的?后者是国内电动自行车?电动摩托车一种常用的槽数Z=51,极数2p=46分数槽集中绕组电动推杆?和其他采用q=1整数槽或q=1/2分数槽电机相比,它的定子冲片采用奇数槽和q=17/46的槽极数配合,可获得较低齿槽转矩和较高绕组系数等较优异性能,它采用直槽结构方便于铁心制造和绕组下线,得到较高的生产效率?由于它是一种分数槽集中绕组,每个线圈绕在一个齿上,它的两个线圈边落在同一个齿两边的槽内,为分析绕组连接和绕组系数,以下采用齿电动势(即线圈电动势)矢量图?由Z=51,P=23的齿电动势矢量图(参见第7章图7-9),在60°相带和双层绕组情况下,每相绕组由17个线圈串联组成由于它是奇数槽电机,同一相的两个60°相带占有的线圈数不同,分别是8个和9个线圈该三相电动推杆A相绕组的线圈连接见表5-23?表中,以字母大小写表示线圈绕向大写字母表示逆时针绕向,小写字母表示顺时针绕向?

    表5-23三相电动推杆A相绕组的线圈连接

      这里所讨论的六相电动推杆绕组,实际上是双三相绕组?在它的定子安放有两组空间上错开30°电角度的丫接法绕组?如果我们还是用60°相带划分,只要按四层绕组安排两组三相绕组各占两层,就可以做到?此时,由电动势矢量图(图从略),可得到双三相绕组电动推杆的A1相和A2相绕组的线圈连接,见表5-24?第1组三相绕组的A1相绕组排列和表5-23相同,第2组三相绕组的A2相绕组排列应符合两组空间上错开30°电角度的要求?

    表5-24双三相绕组电动推杆的A1相和A2相绕组各线圈连接(60°相带方案)

      

      另外一个绕组结构方案

      如果我们仍然按双层绕组安排,可采用30°相带划分,得到对称的两组三相绕组,并且两组空间上错开30°电角度?由电动势矢量图(图从略),可得到A1相和A2相绕组的线圈连接见表5-25?现在的问题是,本电机的铁心是51个齿,当按30°相带划分时,由6相均分51个齿电动势矢量,平均分配到一相的电动势矢量数(即线圈数)为51/6=8.5个,不是一个整数?同一相的两个30°相带占有的线圈数不同,分别是4个和4.5个线圈?这里出现0.5个线圈的问题,我们采用的处理方法是:如果每个正常线圈的匝数是W,如表5-25所示那样,A1相绕组和A2相绕组在有*号齿(13号齿)线圈的匝数是0.5W?由此可知,W必须为偶数?



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