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汽车空调中无刷直流电机应用研究现状
发布时间:2015-05-19 作者:admin 来源:鑫精诚制冷设备
基于上述无刷直流电机特性优点,它在汽车空调,特别是电动汽车空调领域中的应用具有一定的优势:①体积小,能在汽车狭小的空间安装,有利于小型化发展;②无换向火花,无噪声,能提高汽车空调的安全性和舒适性;③调速方便,加速度大,能有效控制空调的制冷/制热量,效率高,节约能源。正因如此,近年来,国内外各高校及科研机构对无刷直流电机在汽车空调中的应用做了许多研究工作,目前,有关汽车空调中无刷直流电机控制系统的研究,主要有以下几个方面:
1)新型电动汽车空调系统中无刷直流电机应用研究。具有环保、节能、高效的新一代电动汽车、混合动力汽车等新车型的出现,为无刷直流电机的应用提供了发展平台。传统的汽车空调模型已经不适用于新能源动力汽车上,而且无刷直流电机具有体积小、效率高、功率因数高、调速特性较好等优点,因此它在电动汽车上具有广阔的应用前景。如文献等对电动汽车空调系统进行了深入分析研究,给出了空调压缩机、风机等采用无刷直流电机方案。研究表明,无刷直流电机更适用于汽车空调系统,具有很大的研究价值。
2)无位置传感器技术的研究。汽车的空调系统往往是密闭在一个狭窄的空间里,线路复杂,且还有比较大的震动,在这种环境下,就制约了传感器的使用。因此,无位置传感器技术在这一领域中得到了应用。
该技术主要是通过检测定子电压、电流等信号进行转子位置估计的测量方法,这不仅缩小了体积而且还节约了成本,对于提高系统的可靠性和对环境的适应性具有很大的意义。目前,国内外提出的方案主要有以下几种:反电动势法、三次谐波法、续流二极管法、电流注入法等,其中反电动势法是技术较成熟、应用最广泛的方法。
3)电机启动方法的研究。起动问题是无位置传感器技术中突出的问题。无刷直流电机在静止时,由于无法检测转子位置信号,因此需要采用外部开环启动的方法,这时就存在如何平滑、可靠的切换至自同步运行的问题。而在采用反电势检测等方法时,由于反电动势的幅值与电机转速成正比,在速度很低时,难以可靠的检测转子位置信号,这时就存在电机低速运行时可靠性的问题。目前常用的启动方法有以下几种:如三段式启动法、升频升压启动法、预定位启动法、脉冲注入法等,其中三段式启动法是目前应用较多的一种方法。
4)先进控制算法的研究。众所周知,永磁无刷直流电机是个非线性的、多变量的控制系统,在伺服等有较高性能要求的场合,一般的控制方法如经典PID算法已经不能满足控制要求。近几年来,国内外诸多专家学者将经典控制理论与现代控制理论相结合,提出了很多新型的控制方法,如变结构控制、智能控制等。如变结构控制算法,它具有响应速度快、抗干扰性能好、实现简单等优点;智能控制是一种高级控制算法,如经典的PID控制算法、模糊控制以及PID控制与模糊控制相结合的模糊PID控制、PID控制与BP神经网络相结合的BP神经网络PID自适应控制等。他们的共同点是:控制对象不需要有精确的数学模型,并具有较强的鲁棒性。因此,智能控制算法,是实现无刷直流电机走向智能化的发展途径。
5)无刷直流电机驱动控制器的研究。从发展趋势来看,以数字信号处理器(为核心的控制器将成为无刷直流电机驱动控制器的发展方向。如今电机控制系统的智能化要求和性能要求不断提高,以及复杂的高级算法被应用,这就要求无刷直流电机的处理器具有更高的运行速度和运算处理能力,一般的单片机难以满足要求。为此,各大DSP厂商推出自己的电动机控制专用集成DSP系列芯片,使得DSP与无刷直流电机的结合成为一种趋势。如ADI、TI、Freescale以及Motorola等,它们开发的DSP芯片大部分都将电机控制模块集成在一个芯片内,使硬件成本降低,并缩小了芯片体积,增强了控制系统的性能。因此,一款具有高度集成的、性价比较高的DSP处理器,对于提高无刷直流电机在汽车空调中工作的稳定性和智能性有重要的作用。
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