变频调速技术在电动汽车中的节能应用

1、答辩人:王小荣指导教师：周明东（山东科技大学理学院应用物理2008-1班）引言引言 近年来，我国的汽车行业发展迅速，但随之而来的的高油价和汽车尾气污染也越来越引起人们的重视。纯电动汽车以其零污染和较低的使用费用,越来越受到人们的青睐。但目前纯电动汽车还有很多技术方面的问题未解决，一次充电续航里程偏短是期中的主要问题之一。现试图通过应用具有节能效果的变频调速技术在一定程度上减轻这个问题。主要内容主要内容变频调速的基本原理及脉宽调制技术（PWM）技术变频调速技术应用于电动汽车中变频调速的基本原理变频调速的基本原理原理：601snfsnp 为电动机定子绕阻的磁极对数； 为电动机定子电压供电频率； 为

2、电动机的转差率。nPSfS由电机学可知，交流异步电动机的转速公式：式中：从此公式中可以看出交流调速有三大类方案 ：(1)改变电动机的磁极对数调速(2)变频调速(3)变转差率调速但在这三大类交流调速技术方案中变频调速具有绝对优势 ：(1)调速时平滑性好，效率高。低速时，相对稳定性好。(2)控制单元的调速范围较大，精度高。(3)起动电流低，对系统及电网无冲击，节电效果明显。(4)变频器体积小，便于安装、调试、维修。(5)易于实现过程自动化。 脉宽调制（脉宽调制（PWM）技术）技术 恒幅型脉宽调制逆变器原理图 通过整流器将工频交流电整流成直流电，经过中间滤波环节再由逆变器将直流电逆变成频率可调的交流

3、电，供给交流负载。脉宽调制（脉宽调制（PWM）技术）技术 单相逆变器的主电路 2VT改变电力晶闸管 、 和 、 交替导通的时间来改变逆变器输出波形的频率；改变每半周期内 、 或 、 开关器件的通、断时间比输出电压幅值的大小。1VT4VT2VT3VT1VT4VT3VT正弦脉宽调制（正弦脉宽调制（SPWM）技术）技术三相桥式逆变器主电路双极性SPWM波形电动汽车的简易模型图变频调速技术在电动汽车上的应用变频调速技术在电动汽车上的应用 电动汽车电驱动系统控制结构图 先通过直流变换器将蓄电池中的低压直流电变换成高压直流电，再由逆变器将高压直流电逆变成频率可调的交流电，供给交流负载。变频调速节能原理变频

4、调速节能原理 1、变频节能： 为了保证生产的可靠性，各种生产机械在设计配用动力驱动时，都留有一定的富余量。电机不需要在满负荷下运行，除达到动力驱动要求外，多余的力矩增加了有功功率的消耗，造成电能的浪费，在压力偏高时，可适当降低电机的运行速度，使其在恒压的同时节约电能。 当电机转速从 N1 变到 N2时，其电机轴功率 （P）的变化关系如下：P2 P1 = （N2/N1）3 ，由此可见降低电机转速可得到立方级的节能效果。2、动态调整节能：迅速适应负载变动，供给最大效率电压。变频调速器在软件上设有 5000次/秒的测控输出功能，始终保持电机的输出高效率运行。3、通过变频自身的V/F功能节电：在保证电

5、机输出力矩的情况下，可自动调节V/F曲线。减少电机的输出力矩，降低输入电流，达到节能状态。4、变频自带软启动节能：由于电机为直接启动或Y/D启动，启动电流等于(4-7)倍额定电流，这样会对机电设备和蓄电池造成严重的冲击，而且还会对电网容量要求过高，启动时产生的大电流和震动时对挡板和阀门的损害极大，对设备、管路的使用寿命极为不利。而使用变频节能装置后，利用变频器的软启动功能将使启动电流从零开始，最大值也不超过额定电流，减轻了对电网的冲击和对供电容量的要求，延长了设备和阀门的使用寿命。节省了设备的维护费用和降低了能耗。 5、提高功率因数节能：电动机由定子绕组和转子绕组通过电磁作用而产生力矩。绕组由

6、于其感抗作用。对电网而言，阻抗特性呈感性，电机在运行时吸收大量的无功功率，造成功率因数很低。采用变频节能调速器后，由于其性能已变为：ACDC AC，在整流滤波后，负载特性发生了变化。变频调速器对电网的阻抗特性呈阻性，功率因数很高，减少了无功损耗。引入变频调速技术改造电动汽车 目标：延长续驶里程 续驶里程 续驶里程指电动汽车从动力蓄电池全充满状态开始到标准规定的试验结束时所走过的里程。实例分析 假设某电动车车型未使用变频调速技术前性能参数为： 电池：维护铅酸电池 电瓶容量：200Ah 电机功率：4KW 最高车速：100km/h 续驰里程：200km使用变频技术改造后 假设其他参数和条件不变，采用变频调速控制与采用传统的调速装置时相比，有关资料表明保守估计节电量应为额定功率的35%50%。该电动车发动机使用变频技术后通过计算可得该车整车参数续驰里程增加到270300km.对比前后参数可知达到了预期延长续驶里程的目标。总结总结 目前我国存在环境污染日趋严重和能源供应不足的问题，因此国家也在大力支持发展环保节能的