新能源汽车电机与控制系统检修-5课件.ppt

1、新能源电机及控制系统检修新能源电机及控制系统检修学习单元四新能源汽车交流异步电机检测任务描述任务描述维修接待小张，今天接待了一客户，客户车辆为北汽新能源汽车EC180，客户感觉自己车辆加速性能不好，需要进行检查，该车搭载异步电机，电机功率30KW，最大扭矩140N/m，126AH三元锂电池组，最高时速达80KM/h，如果你是维修接待应该怎样对客户进行解释说明异步电机特点及组成。学习目标学习目标 1.能正确描述出交流异步电机分类及特点。2.能正确叙述出交流异步电机的主要组成部件。3.能正确在车辆上指明各部件所在位置。4.培养学生有严谨认真的工作习惯。计划与实施计划与实施一、在教师引导下分组，以小

2、组为单位学习相关知识，通过分组讨论、实训、训练互动，学生提问与教师解答、指导有机结合，让学生完成以下问题。1.交流异步电机分类及特点：2.交流异步电机的主要附件有那些作用：3.交流异步电机主要部件组成：第一节 三相异步电机的转动原理一、转子转动原理二、旋转磁场的产生三相电流表达式三相电源波形图旋转磁场分析改变三相电源的相序，旋转磁场方向改变三、异步电动机的转动原理感应电动势方向：右手定则电磁力方向：左手定则第二节、三相异步电机的基本知识一、三相异步电机的极对数P=2时的旋转磁场二、三相异步电机的转速n0=60f1/p对一台固定的三相异步电机，f1和p通常固定，则n0固定。转差率s：s=（n0-

3、n）/n0 一般s=1%9%；启动瞬间，n=0，s具有最大值=1。三、三相异步电机的构造转子在结构上分为两种：笼形、绕线形。鼠笼式转子是由安放在转子铁心槽内的裸导体和两端的短路环连接而成的。转子绕组就像一个鼠笼形状故称其为鼠笼式转子。铸铝转子：中小型电机，一般采用铸铝绕组。这种转子是将融化了的铝液直接浇注在转子槽内，并连同两端的短路环和风扇浇注在一起。如某三相异步电动机铭牌如下，现对铭牌的各项数据作些简要介绍。三相异步电动机型号 Y-L 132M4 功率 7.5kW 频率50Hz电压 380V 电流 15.4A 接法D 转速 1440r/min 绝缘等级 B级 工作方式 连续 年 月 编号 X

4、X电机厂制造 Y-L 132M4 Y-L产品代号，Y及Y-L系列为小型笼型异步电动机，其中Y系列定子绕组为铜线，Y-L系列定子绕组为铝线，功率大约在0.5590kW之间。132机座中心高132 mm；M 表示中机座，（S表示短机座，L表示长机座）；4 磁极数。学习任务二学习任务二 交流异步电机工作原理交流异步电机工作原理学习目标学习目标.能正确叙述出交流异步电机工作原理。.能正确叙述出交流异步电机控制器的结构。.能正确在实物上指认出交流异步电机控制器各部件。4.培养学生具有严谨认真的工作品质和学习态度，练就娴熟过硬的技术本领。任务描述任务描述周女士2018年购置了一辆北汽EC180纯电动汽车2

5、107款灵秀，电机综合最大功率30KW最大扭矩140Nm，车主反应操控性、加速性变弱，如果你是机电维修工请你给客户解释说明新能源汽车交流异步电机控制工作过程以及相关的车辆问题？变频器基础知识简要工作原理整流部分储能环节逆变部分M控制系统交流交流低压交直交通用变频器系统框图直流直流交流整流器：将交流电变换成直流的电力电子装置，其输入电压为正弦波，输入电流非 正弦，带有丰富的谐波逆变器：将直流电转换成交流电的电力电子装置，其输出电压为非正弦波，输出电 流近似正弦变频器基础知识简要工作原理单相逆变电路工作原理S1S4S2S3EdU1S1,S3导通S2,S4导通S1,S3导通S2,S4导通S1,S3导

6、通S2,S4导通f1f2EdU1逆变器的功能：l通过改变开关管导通时间改变输出电压的频率l通过改变开关管导通顺序改变输出电压的相序变频器基础知识简要工作原理S1S4S5S2S3S6UVEdW561UUVUVWUVW612123234345456561612三相逆变电路Ed缺点：l输出电压的谐波分量太大l电机谐波损耗增加，发热严重甚至烧坏电机l转矩脉动较大，低速运行时影响转速的平稳l直到从通信技术中采用PWM调制才大大的缓解了以上问题电机变频器基础知识简要工作原理调制解调器 调制解调器 的英文是MODEM，其作用是利用模拟信号传输线路传输数字信号。电子信号分两种，一种是“模拟信号”，一种是“数字

7、信号”。我们使用的电话线路传输的是模拟信号，而PC机之间传输的是数字信号。所以当你想通过电话线把自己的电脑连入Internet时，就必须使用调制解调器来“翻译”两种不同的信号。连入Internet后，当PC机向Internet发送信息时，由于电话线传输的是模拟信号，所以必须要用调制解调器来把数字信号“翻译”成模拟信号，才能传送到Internet上，这个过程叫做“调制”。当PC机从Internet获取信息时，由于通过电话线从 Internet传来的信息都是模拟信号，所以PC机想要看懂它们，还必须借助调制解调器这个“翻译”,这个过程叫作“解调”。合起来就是“调制解调”。变频器基础知识简要工作原理S

8、PWM调制载波PWM（Pulse Width Moduration）调制lPWM调制是：利用半导体开关器件的导通和关断把直流电压调制成电压可变、频 率可变的电压脉冲列。lSPWM调制是：采用三角波和正弦波相交获得的PWM波形直接控制各个开关可以得 到脉冲宽度和各脉冲间的占空比可变的呈正弦变化的输出脉冲电压电压，能获 得理想的控制效果：输出电流近似正弦l载波频率必须高，才能保证调制后得到的波形与调制前效果相同lGTR变频器由于开关频率太低，电机噪声较大，IGBT有效的解决了这个问题变频器基础知识控制算法交流调速的控制核心是：只有保持电机磁通恒定才能保证电机出力，才能获得理想的调速效果V/F控制简

9、单实用，性能一般，使用最为广泛l只要保证输出电压和输出频率恒定就能近似保持磁通保持恒定 例:对于380V 50Hz电机，当运行频率为40HZ时，要保持V/F 恒定，则 40HZ时电机的供电电压:380（40/50)304Vl低频时，定子阻抗压降会导致磁通下降，需将输出电压适当提高矢量控制性能优良，可以与直流调速媲美，技术成熟较晚l模仿直流电机的控制方法，采用矢量坐标变换来实现对异步电机定子励磁电 流分量和转矩电流分量的解耦控制，保持电机磁通的恒定，进而达到良好的 转矩控制性能，实现高性能控制。性能优良，控制相同复杂，直到90代计算 机技术迅速发展才真正大范围使用变频器基础知识控制算法项目通用变

10、频器高性能变频器控制算法V/F控制转矩提升同步机异步机控制算法基本相同开环矢量控制（无速度传感器矢量控制）闭环矢量控制（有速度传感器矢量控制）异步机和同步机需要不同的控制算法调速范围1:401:100（开环矢量),1:1000(闭环矢量)启动转矩无要求180%0.5Hz（开环矢量)，200%0速(闭环矢量)稳速精度与转差有关（2-3%)0.5%(开环矢量)，0.05%(闭环矢量)转矩控制无有控制算法简单复杂电机参数不依赖电机参数，支持同时驱动不同类型不同功率的电机电机参数对控制性能的影响较大，一般只能驱动一台电机变频器基础知识变频器关键技术指标输入侧 额定工作电压：给变频器供电的额定工作电压，

11、各国家不完全一样。中国是220V/单相/50HZ或380V/3相/50HZ电压允许波动：限制变频器的最高和最低工作电压，避免损坏变频器 当电压超过最高值时变频器并没有保护能力频率波动范围：50/60Hz5输出侧 额定输出电压：变频器的最大输出电压，由额定工作电压决定额定电流：变频器能够长期输出的最大电流过载能力：变频器的输出电流允许超过额定电流的倍数和时间，由逆变 模块决定最大输出频率：变频器能够输出的最大工作频率频率精度：输出频率的准确度（相对于设定频率）频率分辩率：指给定运行频率的最小改变量防护等级 IP20(不防水）变频器的构成实用原理框图220V/380V3P H键 盘控 制 板143

12、25678220V1P H键 盘控 制 电 路适用于小功率（5.5KW)适用于中大功率(5.5KW以上）类别作用主要构成器件主回路整流部分1将工频交流变成直流，输入无相序要求整流桥逆变部分2将直流转换为频率电压均可变的交流电，输出无相序要求IGBT制动部分3/4消耗过多的回馈能量，保持直流母线电压不超过最大值单管IGBT 和制动电阻,大功率制动单元外置上电缓冲6降低上电冲击电流，上电结束后接触器自动吸合，而后变频器允许运行限流电阻和接触器储能部分5保持直流母线电压恒定，降低电压脉动电解电容和均压电阻控制回路键盘7对变频器参数进行调试和修改，并实时监控变频器状态MCU(单片机）控制电路8交流电机

13、控制算法生成，外部信号接收处理及保护DSP(或两个MCU）变频器的构成实用原理框图类别作用结构件散热器将整流桥、逆变器产生的热量散发出去温度传感器检测散热器温度，确保模块工作在允许温度环境下风扇配合散热器，将变频器内部的热量带走，有直流风扇（24V)和交流风扇两种变频器的构成实用原理框图变频器的构成用户接口主回路接口控制回路接口模拟量输入模拟量输出通讯接口控制回路接口开关量输入开关量输出编码器接口变频器的构成主回路接口 R S T P 1 (+)P B (-)U V W P E P OWE R S UP P L Y MOT OR 工频电网输入380V 3PH/220V 3PH220V 1PH制

14、动电阻直流电抗器三相交流电机变频器的构成控制回路接口接口类型主要特点主要功能开关量输入无源输入，一般由变频器内部24V供电，启/停变频器，接收编码器信号、多段速、外部故障等信号或指令开关量输出集电极开路输出、继电器输出变频器故障、就绪、达速等，参与外部控制模拟量输入0-10V/4-20mA频率给定/PID给定、反馈，接收来自外部的给定或控制模拟量输出0-10V/4-20mA运行频率、运行电流的输出，用于外界显示仪表和外部设备控制脉冲输出PWM波输出功能同模拟量输出（只有个别变频器提供）通讯口RS485/RS232组网控制以上端子均可自由编程变频器保护功能 由于变频器大量的使用了各种半导体器件，

15、如整流桥、IGBT、电解电容等，要想保证变频器长期稳定工作，则必须保证各器件工作在其允许条件下。超出条件则必须立刻或延时停止变频器工作，待异常条件消失后才能重 新开始工作，如保护失效或动作延迟将导致变频器出现不可恢复性损害。保护类型原因缺相输入缺相输入电压值相差超过允许值输出缺相输出电流三相不平衡过流加速/减速/恒速超过变频器允许的最大电流（2倍额定）过载超过变频器允许的过载范围过压加速/减速/恒速直流母线电压超过允许值过热散热器温度超过允许值欠压电网电压过低EMERSON 公司产品情况产品系列MDI经济型通用TD900TD1000/TD2000TD3000TD2100供水TD3100电梯TD

16、3200门机TD3300张力TD3400注塑机低高EV3100电梯多EV1000EV2000经济实用型V/F控制多功能V/F控制电流矢量多功能，矢量控制功能：少全面支持MODBUS/PROFIBUS性能EMERSON 公司产品情况产品系列TD900少多低高调速、通讯操作简便宽电压范围元件化设计功能丰富高稳态性能适用面广行业专用动态性能好总线设计精确控制网络化应用高动态性能行业专用EV1000EV2000TD3000TD3100TD3300成本功能完整的功率段TD2100供水专用TD32000.4-315KW0.4-5.5KW2.2-75KW门机EMERSON 公司产品情况系列命名规则E E V

17、 V 2 2 0 0 0 0 0 0 -4 4 T T 0 0 0 0 7 7 5 5 G G输 入 电 压三 相单 相代 号T TS S代 号P PG GS SD DJ JE E变 频 器 类 型风 机 水 泵 类恒 转 矩 类供 水门 机注 塑 机电 梯代 号适 配 电 机 功 率(K W)0 0 5 50 0 7 50 1 1 02 8 0 05.57.51 12 8 0代 号电 压 等 级2 2 0 V3 8 0 V24变 频 器 系 列TD900EV 1000EV 2000TD3000TD3100TD3200TD3300TD3400EV 3100EMERSON 公司产品情况主回路关键

18、器件IGBT驱动电路过流保护过热保护欠压保护 IPM（智能功率模块）PIM（功率集成模块）目前以IGBT 和PIM使用较多EMERSON 公司产品情况控制回路关键器件 DSP 电机控制专用CPU TI公司产品 实时控制，快速处理数据 同一机器周期同时处理多条指令 CPLD 大规模可编程逻辑振列，XILINX产品 系统逻辑构成和保护电路 简化数字逻辑 MCU 单片机 ATMEL公司产品 显示与键盘 机器时钟MCUDSP指令1指令2指令3指令4指令1指令2指令3指令4指令5指令6指令7指令8变频器选型选型原则考虑变频器运行的经济性和安全性，变频器选型保留适当的余量是必要的。要准确选型，必须要把握以

19、下几个原则：l充分了解控制对象性能要求。一般来讲如对启动转矩、调速精度、调速范围要 求较高的场合则需考虑选用矢量变频器，否则选用通用变频器即可l了解负载特性，如是通用场合，则需确定变频器是G型还是P型l了解所用电机主要铭牌参数：额定电压、额定电流。l确定负载可能出现的最大电流，以此电流作为待选变频器的额定电流。如果该 电流小于适配电机额定电流，则按适配电机选择对应变频器，考虑成本因素，如 选用的是通用变频器，则可以选择P型机l以下情况要考虑容量放大一档：1、长期高温大负荷 2、异常或故障停机会出现灾难性后果的现场 3、目标负载波动大 4、现场电网长期偏低而负载接近额定 5、绕线电机、同步电机或

20、多极电机（6极以上）变频器选型选型原则充分了解各变频器支持的选配件是正确选配的基础。对于变频器的选配件选配，必须要把握以下几个原则：l以下情况要选用交流输入电抗器、直流电抗器民用场合，如：宾馆中央空调、电机功率大于55KW以上电网品质恶劣或容量偏小的场合如不选用可能会造成干扰、三相电流偏差大，变频器频繁炸机l以下情况要选用交流输出电抗器变频器到电机线路超过100米（一般原则）l以下情况一般要选用制动单元和制动电阻提升负载频繁快速加减速大惯量（自由停车需要1min以上，恒速运行电流小于加速电流的设备）变频器选型选型原则使用通用变频器的行业和设备使用矢量变频器的行业和设备纺织绝大多数设备纺织有张力

21、控制场合需使用冶金辅助风机水泵、辊道、高炉卷扬冶金各种主轧线、飞剪石化用风机、泵、空压机电梯门机、起重行走电梯、起重提升供水油田用风机、水泵、抽油机、空压机电厂风机水泵、传送带市政锅炉、污水处理部分拉丝机牵引拉丝机的收放卷凹版印刷水泥、陶瓷、玻璃生产线全线传送带矿山风机泵矿山提升机卷烟制丝卷烟成型包装低速造纸及配套风机水泵、制浆高速造纸、切纸机、复卷机中国市场竞争情况市场需求l剔除690V以上高电压等级产品l剔除设备成套进口l剔除交直交以外型式变频器（如：交交、电流型）l高防护等级（如：IP65/防爆）总容量（亿元）有效容量（亿元）中国市场竞争情况重点行业需求重点行业情况（单位：亿元）总计：3

22、1.6亿中国市场竞争情况竞争品牌欧美品牌西门子、科比、伦茨、施耐德、ABB 丹佛斯、ROCKWELL、VACON、AB、西威 日本品牌富士、三菱、安川、三垦、日立、欧姆龙 松下电器、松下电工、东芝、明电舍国产品牌安邦信、佳灵、森兰、英威腾、康沃、科姆龙、惠丰港台品牌台达、普传、台安、东元、美高韩国品牌LG、现代、三星、收获学习目标学习目标:1.能向客户介绍新能源汽车的三种类型及特点；2.能向客户介绍新能源汽车驱动电机的基本要求；3.能向客户介绍新能源汽车电机的发展现状及趋势；4.培养学生良好的服务意识和沟通协调能力。计划与实施计划与实施一、以典型的新能源汽车EC180汽车交流异步电机案例为载体

23、，在教学过程中，通过分组讨论、实训、训练互动，学生提问与教师解答、指导有机结合，让学生在教与学中学习相，在教师引导下分组，以小组为单位完成下列问题。1.交流异步电机控制器部件组成：2.交流异步电机工作原理：学习任务三学习任务三 交流异步电机检修交流异步电机检修学习目标学习目标1.能按照生产厂家技术规范正确完成交流异步电机的拆装步骤。2.能按照生产厂家技术规范正确说出交流异步电机的检测内容和检测方法。3.培养学生在操作中严谨认真的操作规范，注重生产厂家技术标准和追求卓越、精益求精的品质和工匠精神。任务描述任务描述张先生2019年购置了北汽EC180纯电动汽车款灵动，电机综合最大功率30KW最大扭矩140Nm，在一次外出使用中车子不会动，该车送4S店维修，如果你是技术员，请你分析一下电机不转的故障，并对异步电机进行检测，需要检测哪些内容？并对客户进行解释说明。计划与实施计划与实施一、以典型的新能源汽车EC180汽车异步电机案例为载体，在教学过程中，通过分组讨论、实训、训练互动，学生提问与教师解答、指导有机结合，让学生在教与学中学习相，在教师引导下分组，以小组为单位完成下列问题。1.交流异步电机检测内容：2.交流异步电机拆装步骤和方法：3.交流异步电机检测步骤和方法：谢谢 谢谢！