1電力電子器件在風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域中的應(yīng)用介紹

1.1IGBT。作為風(fēng)力發(fā)電中最為重要的功率器件之一，IGBC的電壓源流器具備著關(guān)斷電流的主要作用，通過采用PWM技術(shù)來實(shí)現(xiàn)無源逆變，這對(duì)于直流輸電向無交流電源的負(fù)荷點(diǎn)送電具有重要作用，但是由于風(fēng)力發(fā)電過程中風(fēng)速并不穩(wěn)定，因此在風(fēng)力發(fā)電的過程中IGBT模塊的溫度始終無法得到一個(gè)統(tǒng)一的調(diào)控，過高或過低的溫度都會(huì)導(dǎo)致芯片與銅底片之間或者銅底片與基板之間焊接部分所承受的周期性負(fù)荷過高。針對(duì)這些問題，目前大力推廣IGBC的“H”型SPWM逆變器應(yīng)用于風(fēng)力發(fā)電中，其原理是通過控制其開關(guān)波形，對(duì)輸出的電流進(jìn)行控制，并且改變初始角度來促使逆變器以功率因素為一的方式對(duì)電網(wǎng)輸送能源，這對(duì)于畸變因素有著良好的改進(jìn)作用。1.2交直交變頻器。變頻裝置系統(tǒng)主要作用在于變頻恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中起到一個(gè)能量傳遞的作用，其中交直交變頻器能有有效克制交變頻器的輸出電壓諧波多問題，針對(duì)輸入測功率因數(shù)低以及功率元件數(shù)量過多等問題，起到一個(gè)控制策略的實(shí)現(xiàn)作用，其主要適用于變速恒頻雙饋電機(jī)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)以及無刷雙饋電機(jī)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)。并且在海上風(fēng)電場采用電力電子變頻器還可以針對(duì)有功與無功的控制實(shí)現(xiàn)一個(gè)穩(wěn)定維持，使其以最低的機(jī)械應(yīng)力與噪音獲取最高的風(fēng)能。1.3矩陣變換器。矩陣變換器一直是電力電子技術(shù)研究的熱門之一，在整個(gè)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中有著較為開闊的發(fā)展前景，并且作為新型的交電源編花器，其對(duì)于交流電主參數(shù)的變換可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)發(fā)方面的多角度實(shí)現(xiàn)，并且相對(duì)于風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中以往的變換器，其功能更加強(qiáng)大，可以通過調(diào)節(jié)輸出頻率，電流以及電壓等對(duì)變速恒頻實(shí)現(xiàn)控制，并且可以最大化的實(shí)現(xiàn)風(fēng)能捕獲，與有功功率與無功功率的解耦控制。

2電力電子技術(shù)在風(fēng)力發(fā)電中的應(yīng)用研究

目前，隨著清潔環(huán)保資源的不斷研究與發(fā)展，除了水力發(fā)電以外，風(fēng)力發(fā)電占據(jù)了全球可再生能源發(fā)展與研究的重要地位，并且風(fēng)力發(fā)電是目前能夠具備大規(guī)模商業(yè)開發(fā)價(jià)值以及技術(shù)較為成熟的一種新能源。2.1風(fēng)電并網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用。風(fēng)電并網(wǎng)技術(shù)具備著良好的穩(wěn)定性與可靠性，其是目前電子電力技術(shù)在風(fēng)力發(fā)電研究中主趨勢之一，風(fēng)電并網(wǎng)的運(yùn)行與電力電子應(yīng)用技術(shù)的研究有著十分緊密的聯(lián)系，主要有以下兩種方式：方式一直接與電網(wǎng)相連；方式二借助電力電子器件所組成的變換器實(shí)現(xiàn)與電網(wǎng)相連。首先，直接與電網(wǎng)相連接，可以在消耗與克制異步發(fā)電機(jī)并網(wǎng)瞬間所產(chǎn)生的強(qiáng)大沖擊流，在配有軟并網(wǎng)裝置的發(fā)電裝置上，通過在異步發(fā)電機(jī)定子與電網(wǎng)之間所嵌入的雙向晶閘管，實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)后由一個(gè)接觸器來操作動(dòng)合觸頭實(shí)現(xiàn)短接。目前我國采用最多的就是變速雙饋異步發(fā)電機(jī)與變速同步發(fā)電機(jī)進(jìn)行風(fēng)力發(fā)電研究，由于其結(jié)構(gòu)特征與技術(shù)要求都十分高，勢必需要電力電子技術(shù)的支撐與改進(jìn)。2.2變速恒頻發(fā)電系統(tǒng)在風(fēng)力發(fā)電中的應(yīng)用。風(fēng)力發(fā)電最大劣勢就是不穩(wěn)定，其穩(wěn)定效果較差，目前我國風(fēng)電并網(wǎng)較為常用的是異步店里發(fā)電機(jī)組運(yùn)行模式，該運(yùn)行模式主要應(yīng)用的是風(fēng)電并網(wǎng)技術(shù)，而風(fēng)電并網(wǎng)技術(shù)最大的劣勢就是不穩(wěn)定性，并且不易被控制，因此風(fēng)力變化屬于自然因素，其自然因素具有不可抗力，風(fēng)速與風(fēng)向都無法實(shí)現(xiàn)人為控制，即使在未來科學(xué)技術(shù)發(fā)展到一定程度風(fēng)速與風(fēng)向可以實(shí)現(xiàn)人為操作，但是成本也會(huì)務(wù)必巨大，因此，在短時(shí)間內(nèi)要想即采用風(fēng)力發(fā)電還要改善這一不穩(wěn)定因素所導(dǎo)致的種種問題，那么采用變速恒頻發(fā)電系統(tǒng)這一技術(shù)就十分重要，即使在風(fēng)速與風(fēng)力都不可逆的時(shí)候，風(fēng)力與風(fēng)速發(fā)生了巨大的變化，采用這一技術(shù)也可以穩(wěn)定輸出功率的頻率，減少不必要的損失。如圖1所示。但是就目前的研究技術(shù)而言，還存在很多難題亟待攻克，像是并網(wǎng)問題以及風(fēng)機(jī)控制等方面的系統(tǒng)操作都對(duì)風(fēng)力發(fā)電的未來發(fā)展有著一定的阻礙，要想更進(jìn)一步的實(shí)現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電的最大值效益化，那么采用更加先進(jìn)的電力電子技術(shù)與風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的融合十分重要。2.3恒速恒頻發(fā)電系統(tǒng)在風(fēng)力發(fā)電中的應(yīng)用。恒速恒頻系統(tǒng)所采用的是普通異步發(fā)電機(jī)，其主要是超同步狀態(tài)運(yùn)行，并且我們常見的這一類風(fēng)力機(jī)主要有三個(gè)葉片，在北方一些高山發(fā)電區(qū)域極為常見，其主軸系統(tǒng)通過高速軸與低速軸的齒輪箱相聯(lián)系而運(yùn)轉(zhuǎn)。目前在我國恒速恒頻風(fēng)電機(jī)組應(yīng)用的較為普遍，該風(fēng)電機(jī)組一般情況下不適用電力電子期間，主要應(yīng)用可控硅來對(duì)電阻中的電流的速度進(jìn)行調(diào)整，該風(fēng)電機(jī)組雖然在國內(nèi)應(yīng)用交廣，但是也存在很明顯的弊病，由于該風(fēng)電機(jī)組采用的是三葉式槳葉發(fā)電模式，等風(fēng)速達(dá)到一定程度，假若風(fēng)速達(dá)到最高值，那么槳葉運(yùn)轉(zhuǎn)速度也會(huì)達(dá)到最高值，此時(shí)就會(huì)產(chǎn)生較高的機(jī)械應(yīng)力，這時(shí)候風(fēng)電機(jī)組的主軸，齒輪箱與發(fā)電機(jī)都會(huì)由于速度過快而產(chǎn)生磨損，這對(duì)整個(gè)發(fā)電系統(tǒng)都是一種不可避免的損耗，此外恒速恒頻風(fēng)電機(jī)組發(fā)電系統(tǒng)在運(yùn)轉(zhuǎn)的過程中，即使是正常運(yùn)轉(zhuǎn)對(duì)于電壓始終都無法提供支持，假設(shè)出現(xiàn)電網(wǎng)故障，那么將是全面癱瘓，這一直都是使用恒速恒頻發(fā)電系統(tǒng)較為嚴(yán)峻的難題之一，同時(shí)也作為普通異步電機(jī)的典型問題代表。

3電力電子技術(shù)在風(fēng)力發(fā)電中的應(yīng)用展望

首先風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展一直備受全球關(guān)注，并且作為全球可循環(huán)清潔環(huán)保資源其技術(shù)研究也在不斷加強(qiáng)，而要想風(fēng)力發(fā)電發(fā)揮更大的效益與作用，那么結(jié)合現(xiàn)代科學(xué)的電力電子技術(shù)勢在必行，首先要解決目前所存在的問題，例如并網(wǎng)過程中由于風(fēng)速與風(fēng)力不穩(wěn)定所導(dǎo)致的電流過大對(duì)發(fā)電裝置造成的磨損問題等，針對(duì)這些問題制作有效地應(yīng)急方案跟處置方案，其次，風(fēng)電機(jī)組如何實(shí)現(xiàn)固定風(fēng)速運(yùn)轉(zhuǎn)也是一直在攻克的難題之一，采用永磁多極同步發(fā)電機(jī)組所產(chǎn)生的交流電通過整流器轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟?，雖然經(jīng)過一定的技術(shù)改造進(jìn)入了電網(wǎng)，減少了并網(wǎng)過程中的大量電流沖擊，但是系統(tǒng)穩(wěn)定性還需要進(jìn)一步加強(qiáng)。如何進(jìn)一步提高我國電力電子技術(shù)在風(fēng)電發(fā)電系統(tǒng)中的應(yīng)用還有很長的一段路要走。

單機(jī)容量超70萬千瓦，有望2020年面市

十七大代表、長江三峽總公司總經(jīng)理李永安昨日上午在參加湖北代表團(tuán)分組討論時(shí)透露，該公司正與武漢大學(xué)等高校聯(lián)合研制世界最大水電機(jī)組，單機(jī)容量超過三峽電站目前安裝的世界最大水電機(jī)組（70萬千瓦），并計(jì)劃在金沙江上游水電站投入使用。

李永安說，十七大報(bào)告提出“提高自主創(chuàng)新能力，建設(shè)創(chuàng)新型國家”，令人振奮。過去，有很多企業(yè)只注重引進(jìn)外國先進(jìn)設(shè)備，不注意引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)，結(jié)果關(guān)鍵技術(shù)受制于人，吃了很多虧。三峽工程興建時(shí)，我們利用自己的市場優(yōu)勢，促成發(fā)達(dá)國家核心技術(shù)全面轉(zhuǎn)讓。

在三峽左岸機(jī)組采購前，我國只有自主設(shè)計(jì)制造32萬千瓦水電機(jī)組的經(jīng)驗(yàn)。李永安透露，三峽總公司在左岸機(jī)組招標(biāo)文件中明確要求“投標(biāo)者必須向中國制造企業(yè)全面轉(zhuǎn)讓核心技術(shù)”。參與投標(biāo)的外國企業(yè)接受了這些條件，國內(nèi)企業(yè)東方電機(jī)股份公司、哈爾濱電機(jī)廠通過吸收、消化這些核心技術(shù)，只用8年時(shí)間就生產(chǎn)出了全國產(chǎn)化70萬千瓦水電機(jī)組。而如果完全依賴自主研發(fā)，從32萬千瓦到70萬千瓦通常需要30年時(shí)間。

在此基礎(chǔ)上，我國現(xiàn)在又開始自主研發(fā)更大容量的水電機(jī)組，這種容量連外國發(fā)達(dá)國家都還沒有。李永安說，這種世界最大水電機(jī)組有望在2020年前研制成功。

1裝配前的準(zhǔn)備工作及裝配環(huán)境

因?yàn)榱仉姍C(jī)的轉(zhuǎn)子具有強(qiáng)磁場，所以要求裝配場地內(nèi)必須清潔，不能有灰塵、毛絮、雜物等，特別是要對(duì)力矩電機(jī)的定子和轉(zhuǎn)子進(jìn)行清潔防護(hù)，以保證圓環(huán)形力矩電機(jī)的裝配和使用精度。裝配前要對(duì)與之配合的機(jī)械零部件進(jìn)行清潔，不允許殘留鐵屑等雜物，并將與裝配無關(guān)的鐵質(zhì)零件和工具移出裝配區(qū)域。禁止用力拖拽電纜，電纜出線端部要做好絕緣處理。操作人員需將手表、手機(jī)及金屬飾品等取下，放置在安全區(qū)域內(nèi)，防止由于強(qiáng)磁性而損壞。

2定子的裝配

我公司選用的力矩電機(jī)定子外徑φ2300mm，由于直徑過大制造和運(yùn)輸比較困難，所以將整圓均勻分成9塊進(jìn)行組合安裝。安裝定子時(shí)首先將9塊定子進(jìn)行編號(hào)，并按順序放置在機(jī)械部件的安裝位置上，做好把合螺釘孔的裝配標(biāo)記。裝配時(shí)要保證定子上的冷卻水孔與機(jī)械部件上的冷卻水孔對(duì)正，以保證能對(duì)定子進(jìn)行正常的水冷卻，確保力矩電機(jī)的正常工作。定子內(nèi)圓面與機(jī)械部件的垂直定位面保證0.04mm的間隙，并控制每塊定子之間的間隙均勻，間隙值約為0.4mm左右。在緊固定子把合螺釘前要將防水密封圈安裝在定子的密封槽內(nèi)，注意槽上的棱角，避免劃傷密封圈，影響密封效果。緊固把合螺釘時(shí)要求使用力矩扳手，鎖緊力矩約為83Nm，按40%、70%、100%分3次進(jìn)行鎖緊，鎖緊后配作銷釘孔，裝入銷釘。在定子的整個(gè)裝配過程中必須注意裝配環(huán)境的清潔，避免鐵屑等雜物吸附在定子上損壞線圈，如果有鐵屑等雜物已經(jīng)吸附在定子上，可以使用橡皮泥將其取下。

3轉(zhuǎn)子的裝配

我公司選用的轉(zhuǎn)子外徑同樣為φ2300mm，與定子一樣，為了制造和運(yùn)輸?shù)姆奖?，轉(zhuǎn)子也將整圓平均分成12塊進(jìn)行組合安裝。因?yàn)檗D(zhuǎn)子具有強(qiáng)磁場，所以每塊都帶有N極和S極標(biāo)志，并且在安裝時(shí)必須N極和S極交替分布。裝配時(shí)轉(zhuǎn)子內(nèi)圓面與機(jī)械部件的垂直定位面之間保證0.15mm間隙，這比定子間隙值要大一些，同時(shí)控制每塊轉(zhuǎn)子之間間隙均勻，約為0.4mm左右，這與定子要求相同。鎖緊轉(zhuǎn)子把合螺釘時(shí)同樣要求使用力矩扳手，鎖緊力矩約為83Nm，按40%，70%，100%分3次進(jìn)行鎖緊，鎖緊后配作銷釘孔，裝入銷釘。因?yàn)檗D(zhuǎn)子具有強(qiáng)磁場，所以在裝配過程中更要注意裝配環(huán)境的清潔，特別是永磁片部分更要注意保護(hù)。如果有鐵屑吸附到轉(zhuǎn)子上同樣可以使用橡皮泥取下，如果工具吸附上用手很難直接取下，這時(shí)可以使用木楔塊和錘子進(jìn)行輔助，將工具與轉(zhuǎn)子進(jìn)行分離取下。在存放轉(zhuǎn)子時(shí)注意不能疊放。

步進(jìn)電機(jī)是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器接收到一個(gè)脈沖信號(hào)，它就驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度(稱為“步距角”)，它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步運(yùn)行的。可以通過控制脈沖個(gè)數(shù)來控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的；同時(shí)可以通過控制脈沖頻率來控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和加速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的。步進(jìn)電機(jī)可以作為一種控制用的特種電機(jī)，利用其沒有積累誤差(精度為100%)的特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于各種開環(huán)控制。

現(xiàn)在比較常用的步進(jìn)電機(jī)包括反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)（VR）、永磁式步進(jìn)電機(jī)（PM）、混合式步進(jìn)電機(jī)（HB）和單相式步進(jìn)電機(jī)等。

永磁式步進(jìn)電機(jī)一般為兩相，轉(zhuǎn)矩和體積較小，步進(jìn)角一般為7.5度或15度；

反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)一般為三相，可實(shí)現(xiàn)大轉(zhuǎn)矩輸出，步進(jìn)角一般為1.5度，但噪聲和振動(dòng)都很大。反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子磁路由軟磁材料制成，定子上有多相勵(lì)磁繞組，利用磁導(dǎo)的變化產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。

混合式步進(jìn)電機(jī)是指混合了永磁式和反應(yīng)式的優(yōu)點(diǎn)。它又分為兩相和五相：兩相步進(jìn)角一般為1.8度而五相步進(jìn)角一般為0.72度。這種步進(jìn)電機(jī)的應(yīng)用最為廣泛，也是本次細(xì)分驅(qū)動(dòng)方案所選用的步進(jìn)電機(jī)。

步進(jìn)電機(jī)的一些基本參數(shù)：

當(dāng)前推廣的新能源汽車，包括燃料電池汽車、純電動(dòng)汽車和插電式混合動(dòng)力汽車。其中，純電動(dòng)汽車因?yàn)轱@著的環(huán)境效益和能源節(jié)約效益，尤其是在使用過程中無大氣污染物直接排放，所以受到國家層面的大力推動(dòng)。純電動(dòng)汽車主要由電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、整車控制系統(tǒng)和電池系統(tǒng)3部分構(gòu)成。其中，電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的主要部件包括電機(jī)、功率轉(zhuǎn)換器、控制器、減速器以及各種檢測傳感器等，功能是將電能直接轉(zhuǎn)換為機(jī)械能。電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)作為純電動(dòng)車行使過程中的主要執(zhí)行結(jié)構(gòu)，其驅(qū)動(dòng)特性決定了主要駕駛性能指標(biāo)[1]。因此，要改善純電動(dòng)汽車的行駛性能，就需研究電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的優(yōu)化方案。

1電機(jī)驅(qū)動(dòng)集成裝置

純電動(dòng)汽車的電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中，電機(jī)將電能轉(zhuǎn)換為動(dòng)能以產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩，而減速器與電機(jī)傳動(dòng)連接，在電機(jī)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間起匹配轉(zhuǎn)速和傳遞轉(zhuǎn)矩的作用。目前，電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的這3部分主要采用分體設(shè)計(jì)，然后由整車廠組裝成為一個(gè)整體。這種組裝形成的電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置，整體體積一般很大，因而對(duì)空間需求也大。為使電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置能便利地在整車機(jī)艙布置，現(xiàn)有的一種解決方案是集成關(guān)聯(lián)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)部件。如圖1所示，此新型裝置由驅(qū)動(dòng)電機(jī)、控制器、減速器和連接軸等主要部件集成。在電機(jī)驅(qū)動(dòng)集成裝置中，減速器位于驅(qū)動(dòng)電機(jī)的第一端，且與其延伸出的輸出軸傳動(dòng)連接。連接軸與減速器傳動(dòng)連接，且沿驅(qū)動(dòng)電機(jī)的側(cè)面向其第二端延伸?？刂破魑挥谶B接軸的上方，與其連接的接線盒用于容置驅(qū)動(dòng)電機(jī)的電源線和控制線[2]。減速器的連接軸沿驅(qū)動(dòng)電機(jī)的側(cè)面延伸，使得整個(gè)電驅(qū)動(dòng)裝置的長寬尺寸相對(duì)較少。由于連接軸的尺寸遠(yuǎn)小于電機(jī)的尺寸，且其所處位置的高度相對(duì)較低，將控制器直接設(shè)置在連接軸上方，就實(shí)現(xiàn)整體高度的降低。相比于將控制器設(shè)置于電機(jī)的上方，此電機(jī)驅(qū)動(dòng)集成裝置充分利用連接軸上方的空間，做到較小體積，因而對(duì)空間需求也小。

2定子鐵芯繞組絕緣隔離部件

純電動(dòng)汽車的驅(qū)動(dòng)電機(jī)由定子和轉(zhuǎn)子組成，通過它們的相對(duì)旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)電能與機(jī)械能的轉(zhuǎn)換。定子由鐵芯和繞設(shè)在鐵芯上的繞組構(gòu)成，是旋轉(zhuǎn)電機(jī)的固定部分。鐵芯上通常開設(shè)有安裝槽，繞組所包含的繞組導(dǎo)線則穿設(shè)在安裝槽中。為了確保繞組與鐵芯之間以及繞組導(dǎo)線之間的電氣絕緣，安裝槽內(nèi)通常設(shè)置有絕緣隔離件。絕緣隔離件占據(jù)的槽內(nèi)空間越大，安裝槽的槽滿率越小，旋轉(zhuǎn)電機(jī)的功率密度和轉(zhuǎn)矩也會(huì)越小。為提高繞組導(dǎo)線占據(jù)安裝槽內(nèi)空間比例，現(xiàn)有的一種解決方案是減少鐵芯繞組電氣絕緣隔離件。如圖2所示，鐵芯的安裝槽中布設(shè)有多個(gè)導(dǎo)線組，多個(gè)導(dǎo)線組在安裝槽的深度方向逐個(gè)分布。傳統(tǒng)的絕緣隔離件通常由絕緣紙折彎成占據(jù)較大槽內(nèi)空間的S型或B型。此新型絕緣隔離部件則利用同一安裝槽中依次兩兩分布的繞組導(dǎo)線相位基本相同的特點(diǎn)，將隸屬于同一個(gè)導(dǎo)線組的兩根繞組導(dǎo)線直接接觸，避免在兩者之間設(shè)置絕緣隔離件，進(jìn)而采用絕緣折彎組件來絕緣隔離相鄰的兩個(gè)導(dǎo)線組及導(dǎo)線組與安裝槽的內(nèi)壁[3]。由于同一個(gè)導(dǎo)線組內(nèi)的兩根繞組導(dǎo)線之間無需設(shè)置絕緣隔離件，因此能減少安裝槽內(nèi)的絕緣隔離部件所占據(jù)的空間，相應(yīng)地提高繞組導(dǎo)線的布設(shè)空間，即安裝槽的槽滿率。

3并聯(lián)逆變功率模塊

摘要:磁懸浮電機(jī)采用無接觸式磁軸承，避免了轉(zhuǎn)子與定子間的摩擦造成的功率損失，在使用成本方面，磁懸浮電機(jī)降低了維護(hù)過程的費(fèi)用，同時(shí)避免了轉(zhuǎn)子磨損情況，大幅度的提升了電機(jī)的使用壽命，與此同時(shí)，較小的摩擦功損失提升了電機(jī)的能量轉(zhuǎn)化效率，提升了電機(jī)的使用經(jīng)濟(jì)性，通過將磁懸浮電機(jī)目前技術(shù)現(xiàn)狀、使用成本與使用限制等因素的分析，得出結(jié)論，在使用效果與經(jīng)濟(jì)性方面，部分領(lǐng)域磁懸浮電機(jī)相比傳統(tǒng)電機(jī)具有一定的優(yōu)勢。

關(guān)鍵詞:磁懸浮電機(jī);技術(shù);經(jīng)濟(jì)性;可行性分析

1緒論

磁懸浮電機(jī)是磁懸浮軸承電機(jī)的簡稱，磁懸浮電機(jī)與傳統(tǒng)電機(jī)的最大差別在于，磁懸浮電機(jī)采用磁懸浮軸承，代替?zhèn)鹘y(tǒng)電機(jī)中的滾珠軸承或浮動(dòng)軸承，在使用過程中，磁懸浮電機(jī)的轉(zhuǎn)子不與定子發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，因此可以降低因滑動(dòng)摩擦造成的功率損失，同時(shí)在維護(hù)時(shí)也無需額外對(duì)運(yùn)動(dòng)面進(jìn)行潤滑維護(hù)，但是磁懸浮電機(jī)對(duì)溫度要求較高，過高的溫度會(huì)導(dǎo)致磁懸浮軸承失穩(wěn)，影響轉(zhuǎn)子正常運(yùn)行，同時(shí)，磁懸浮軸承需額外消耗電能，以維持其懸浮能力，磁懸浮電機(jī)是否能夠代替?zhèn)鹘y(tǒng)電機(jī)，有必要從技術(shù)與經(jīng)濟(jì)方面開展可行性分析。

2磁懸浮電機(jī)應(yīng)用優(yōu)勢分析

磁懸浮電機(jī)作為一種新型的電動(dòng)機(jī)形式，一經(jīng)推出即得到了良好的市場反饋，以下針對(duì)磁懸浮電機(jī)的應(yīng)用優(yōu)勢開展分析。

1前言

為了有效降低汽車燃油消耗量和尾氣排放，滿足雙積分政策的要求，越來越多的汽車廠商進(jìn)行推廣和研發(fā)混合動(dòng)力汽車。混合動(dòng)力汽車?yán)秒姵亟o電機(jī)提供動(dòng)力來源，并通過電機(jī)來調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)的工作點(diǎn)，可以有效降低油耗和排放，進(jìn)一步提高整車動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性[1-2]。同時(shí)，混合動(dòng)力汽車?yán)秒姍C(jī)制動(dòng)，借助新增零部件，可以進(jìn)行有效的能量回收和能量管理，不同的混合動(dòng)力系統(tǒng)構(gòu)型方案可以實(shí)現(xiàn)不同的扭矩分配功能[3]。在構(gòu)型方案上，混合動(dòng)力汽車可以采用單電機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)構(gòu)型也可以采用雙電機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)構(gòu)型，而深混的混合動(dòng)力系統(tǒng)多采用雙電機(jī)構(gòu)型，以便實(shí)現(xiàn)全部的混合動(dòng)力功能，比如串聯(lián)功能、并聯(lián)功能和串并聯(lián)混合功能等。本文通過對(duì)兩款典型的雙電機(jī)系統(tǒng)車型進(jìn)行技術(shù)分析，包括構(gòu)型方案、系統(tǒng)功能及工作模式等，旨在為后續(xù)混合動(dòng)力系統(tǒng)開發(fā)提供借鑒意義。

2本田i-MMD雙電機(jī)系統(tǒng)構(gòu)型

本田雅閣i-MMD（IntelligentMulti-ModeDrive）系統(tǒng)技術(shù)方案結(jié)構(gòu)如圖1所示[4]，其動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主要包括2.0L發(fā)動(dòng)機(jī)、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、發(fā)電機(jī)、離合器以及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)等。其中，驅(qū)動(dòng)電機(jī)、發(fā)電機(jī)以及離合器集成形成了電動(dòng)耦合e-CVT，取代了傳統(tǒng)的變速箱，發(fā)電機(jī)始終與發(fā)動(dòng)機(jī)相連，主要用于發(fā)電，驅(qū)動(dòng)電機(jī)與驅(qū)動(dòng)車輪相連，主要用于驅(qū)動(dòng)車輛行駛，在制動(dòng)的時(shí)候，電機(jī)可以回收能量對(duì)電池進(jìn)行充電。雅閣混合動(dòng)力汽車搭載了i-MMD雙電機(jī)系統(tǒng)，整車動(dòng)力來源采用了以驅(qū)動(dòng)電機(jī)為主，發(fā)動(dòng)機(jī)為輔的設(shè)計(jì)，可以實(shí)現(xiàn)純電動(dòng)、混合動(dòng)力以及發(fā)動(dòng)機(jī)直驅(qū)的模式功能。純電動(dòng)模式下利用驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)車輪；混動(dòng)模式下發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)通過發(fā)電機(jī)給驅(qū)動(dòng)電機(jī)充電，再讓驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)車輪；發(fā)動(dòng)機(jī)直驅(qū)模式下離合器閉合，發(fā)動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力源與傳動(dòng)系相連驅(qū)動(dòng)車輪。通過三種模式有效切換，使得車輛表現(xiàn)出了更為出色的動(dòng)力與節(jié)油優(yōu)勢。圖1i-MMD系統(tǒng)技術(shù)方案結(jié)構(gòu)[4]

3本田i-MMD雙電機(jī)系統(tǒng)工作模式

3.1純電動(dòng)模式驅(qū)動(dòng)。在純電動(dòng)模式下，動(dòng)力系統(tǒng)能量傳遞如圖2中所示的箭頭方向。在這種模式下，發(fā)動(dòng)機(jī)不工作，動(dòng)力分離裝置離合器斷開，驅(qū)動(dòng)車輛行駛的能量直接來源于動(dòng)力電池，動(dòng)力電池儲(chǔ)存的電能經(jīng)由逆變器提供給驅(qū)動(dòng)電機(jī)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)車輛前進(jìn)或者后退。在車輛制動(dòng)時(shí)，所產(chǎn)生的能量將被回收充入動(dòng)力電池內(nèi)進(jìn)行儲(chǔ)存。3.2混合動(dòng)力模式驅(qū)動(dòng)。在混合動(dòng)力模式下，動(dòng)力系統(tǒng)能量傳遞如圖3中所示的箭頭方向。在這種模式下，仍由驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)車輪，雖然發(fā)動(dòng)機(jī)工作但動(dòng)力分離裝置離合器斷開，發(fā)動(dòng)機(jī)只負(fù)責(zé)發(fā)電，不直接參與驅(qū)動(dòng)，發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行在能發(fā)揮最高效率的轉(zhuǎn)速區(qū)間內(nèi)，通過發(fā)電機(jī)向驅(qū)動(dòng)電機(jī)輸送電能，產(chǎn)生足夠多的電能可以為動(dòng)力電池充電。車輛需要急加速時(shí)，動(dòng)力電池可以輸出額外的電能給驅(qū)動(dòng)電機(jī)，使驅(qū)動(dòng)電機(jī)瞬時(shí)產(chǎn)生大扭矩輸出。在車輛減速制動(dòng)時(shí)，可為動(dòng)力電池提供額外的能量回收。3.3發(fā)動(dòng)機(jī)直驅(qū)模式驅(qū)動(dòng)。在發(fā)動(dòng)機(jī)直驅(qū)模式下，動(dòng)力系統(tǒng)能量傳遞如圖4中所示的箭頭方向。在此模式下，發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)動(dòng)力分離裝置離合器處于閉合狀態(tài)，駕駛員直接控制油門，發(fā)動(dòng)機(jī)輸出扭矩，并通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)將動(dòng)力直接傳遞給車輪。動(dòng)力電池一般情況下是處于待機(jī)狀態(tài)，為了在加速時(shí)候提供更大的動(dòng)力，在需要大扭矩輸出的時(shí)候可提供電能給驅(qū)動(dòng)電機(jī)，讓驅(qū)動(dòng)電機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)共同驅(qū)動(dòng)車輛。3.4模式切換控制。從整個(gè)系統(tǒng)的燃油經(jīng)濟(jì)性上來講，在不同的工況下，采用合適的模式控制，使得發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行在最小有效燃油消耗率曲線上，通過三種模式之間的合理切換，可提高從發(fā)動(dòng)機(jī)到驅(qū)動(dòng)軸之間的能量傳輸效率。在起步和低速行駛時(shí)，采用純電動(dòng)模式，以避免發(fā)動(dòng)機(jī)在低負(fù)載工況下運(yùn)行增加油耗。在中速行駛時(shí)，采用純電動(dòng)和混合動(dòng)力模式為主適時(shí)切換，使發(fā)動(dòng)機(jī)效率和電池充放電之間達(dá)成平衡。在高速行駛時(shí)，采用純電動(dòng)模式和發(fā)動(dòng)機(jī)直驅(qū)模式為主適時(shí)切換，能量的傳輸更加直接及效率更高。

摘要：本文闡述了汽車電機(jī)故障診斷的特點(diǎn)和意義，并詳細(xì)介紹了多種汽車電機(jī)故障診斷的方法。

關(guān)鍵字：汽車電機(jī)故障方法

1.電機(jī)故障診斷的特點(diǎn)及實(shí)施電機(jī)故障診斷的意義

1.1電機(jī)故障診斷的特點(diǎn)

電機(jī)的功能是進(jìn)行電能與機(jī)械能量的轉(zhuǎn)換，涉及因素很多，如電路系統(tǒng)、磁路系統(tǒng)、絕緣系統(tǒng)、機(jī)械系統(tǒng)、通風(fēng)散熱系統(tǒng)等。哪一部分工作不良或其相互之間配合不好，都會(huì)導(dǎo)致電機(jī)出現(xiàn)故障。因此，電機(jī)故障要比其它設(shè)備的故障更復(fù)雜，其故障診斷所涉及到的技術(shù)范圍更廣，對(duì)診斷人員的要求也就更高。一般來說，電機(jī)故障診斷涉及到的知識(shí)領(lǐng)域主要有[20]：電機(jī)理論、電磁測量、信號(hào)處理、計(jì)算機(jī)技術(shù)、熱力學(xué)、絕緣技術(shù)、人工智能等。電機(jī)故障診斷的復(fù)雜性還表現(xiàn)在故障特征量的隱含性、故障起因與故障征兆之間的多元性。一種故障可能表現(xiàn)出多種征兆，有時(shí)不同故障起因也可能會(huì)反映出同一個(gè)故障征兆，這種情況下很難立即確定其真正的故障起因。另外，電機(jī)的運(yùn)行還與其負(fù)載情況、環(huán)境因素等有關(guān)，電機(jī)在不同的狀態(tài)下運(yùn)行，表現(xiàn)出的故障狀態(tài)各不相同，這進(jìn)一步增加了電機(jī)故障診斷難度，所以要求對(duì)電機(jī)進(jìn)行故障診斷首先必須掌握電機(jī)本身的結(jié)構(gòu)原理、電磁關(guān)系和進(jìn)行運(yùn)行狀況分析的方法，即掌握電機(jī)各種故障征兆與故障起因間的關(guān)系的規(guī)律。

1.2實(shí)施電機(jī)故障診斷的意義

摘要：介紹了五點(diǎn)式全自動(dòng)捆鈔機(jī)的原理與實(shí)現(xiàn)，并給出了相應(yīng)的硬件結(jié)構(gòu)框圖和部分軟件框圖以及各種非正常情況的處理方法。 關(guān)鍵詞：五點(diǎn)式全自動(dòng)捆鈔機(jī)可靠性

捆鈔機(jī)是金融系統(tǒng)中的辦公用品，其功能是將現(xiàn)鈔打把每百張紙幣為一把、打捆每十把為一捆，以便進(jìn)行現(xiàn)鈔的清點(diǎn)、運(yùn)輸和保存。國內(nèi)的捆鈔機(jī)主要分為三類。第一類是機(jī)械式的，即通過杠桿、螺旋或液壓機(jī)械按壓后由手工捆扎，因此工作人員勞動(dòng)強(qiáng)度較大，且操作不規(guī)范。第二類是半自動(dòng)的，即用電腦控制實(shí)現(xiàn)其中連續(xù)的一個(gè)或兩個(gè)動(dòng)作，然后在工作人員配合下完成捆鈔。第三類捆鈔機(jī)是全自動(dòng)的，由工作人員把捆扎的現(xiàn)金放在工作臺(tái)上，按下自動(dòng)捆扎鍵后，自動(dòng)捆鈔機(jī)將完成全部動(dòng)作。采用全自動(dòng)方式可以真正地把操作人員從重復(fù)的勞動(dòng)中解放出來，同時(shí)大大提高效率。目前金融部門用的捆鈔機(jī)大部分是三點(diǎn)式的半自動(dòng)捆鈔機(jī)，由于三點(diǎn)式捆鈔機(jī)會(huì)引起現(xiàn)鈔的丟張現(xiàn)象，因此金融部門要求捆鈔機(jī)能實(shí)現(xiàn)現(xiàn)金的五點(diǎn)捆扎?；谝陨显颍_發(fā)了五點(diǎn)式的全自動(dòng)捆鈔機(jī)，在實(shí)際應(yīng)用中達(dá)到了良好的效果。

1五點(diǎn)式全自動(dòng)捆抄機(jī)的工作原理

五點(diǎn)式全自動(dòng)捆鈔機(jī)連續(xù)捆鈔的動(dòng)作可以分為兩步：第一步把現(xiàn)鈔進(jìn)行橫向捆扎，第二步將現(xiàn)鈔進(jìn)行兩次縱向捆扎。具體實(shí)現(xiàn)過程如下：

（1）將現(xiàn)鈔放在工作臺(tái)上，按下自動(dòng)捆扎鍵，壓幣電機(jī)開始動(dòng)作，將現(xiàn)鈔壓緊。當(dāng)檢測到現(xiàn)鈔被壓緊時(shí)，壓幣電機(jī)停止工作。

（2）啟動(dòng)進(jìn)帶電機(jī)，進(jìn)帶機(jī)構(gòu)開始進(jìn)帶，當(dāng)帶頭碰到帶道上的“進(jìn)帶到位”行程開關(guān)時(shí)，進(jìn)帶電機(jī)停止工作。同時(shí)，凸輪電機(jī)開始動(dòng)作，將帶頭壓住。壓好帶頭后，凸輪電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。

步進(jìn)電機(jī)是機(jī)電控制中一種常用的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，它的用途是將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移，即當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器接收到一個(gè)脈沖信號(hào)，它就驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度（及步進(jìn)角）。通過控制脈沖個(gè)數(shù)即可以控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的；同時(shí)通過控制脈沖頻率來控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和加速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的。其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行可靠、控制方便。尤其是步距值不受電壓、溫度的變化的影響、誤差不會(huì)長期積累，這給實(shí)際的應(yīng)用帶來了很大的方便。它廣泛用于消費(fèi)類產(chǎn)品（打印機(jī)、照相機(jī)）、工業(yè)控制（數(shù)控機(jī)床、工業(yè)機(jī)器人）、醫(yī)療器械等機(jī)電產(chǎn)品中。

1步進(jìn)電機(jī)原理簡介

步進(jìn)電機(jī)是數(shù)字控制電機(jī)，它將脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)變成角位移，即給一個(gè)脈沖信號(hào)，步進(jìn)電機(jī)就轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度，因此非常適合于單片機(jī)控制。步進(jìn)電機(jī)可分為反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)（簡稱VR）、永磁式步進(jìn)電機(jī)（簡稱PM）和混合式步進(jìn)電機(jī)（簡稱HB）。

步進(jìn)電機(jī)區(qū)別于其他控制電機(jī)的最大特點(diǎn)是，它是通過輸入脈沖信號(hào)來進(jìn)行控制的，即電機(jī)的總轉(zhuǎn)動(dòng)角度由輸入脈沖數(shù)決定，而電機(jī)的轉(zhuǎn)速由脈沖信號(hào)頻率決定。

步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路根據(jù)控制信號(hào)工作，控制信號(hào)由單片機(jī)產(chǎn)生。其基本原理作用如下：

(1)控制換相順序